Розрахунок основних параметрів обладнання ГРС - Студопедія
Мал. 37. Розрахункова характеристика нагнітача Н-1676-1,37
Визначення технічного стану нагнітача
Витрата газу через ЦБН відома. Оцінка технічного стану ЦБН
(його газового тракту) проводиться шляхом порівняння експлуатаційного значення
політропічного ККД з його еталонним значенням у подібному режимі тобто.
Об'ємна приведена до оборотів витрата (QiH)
де - коефіцієнт пропорційності дається в залежності від ти-
- перепад тиску на вимірювальному пристрої (тарований
патрубок, або конфузор, або щось інше), Па;
- Щільність газу на вході в ЦБН, кг/м3;
номінальне значення частоти обертання, об/хв;
n - вимірюване значення частоти обертання, про/хв.
Далі визначається коефіцієнт технічного стану
Відхилення від одиниці свідчить про погіршення в процесі екс-
плуатації характеристики ЦБН, за рахунок збільшення внутрішніх втрат (підре-
зи лопаток, знос колеса та ін.).
Експлуатаційна потужність ГТУ визначається на основі виміру пара-
метрів газу, що перекачується ЦБН.
Внутрішня потужність ЦБН, Вт
де - Потужність, що визначається за виміряними параметрами
природного газу до і після ЦПН (температура та тиск
на вході нагнітача piH, tiH, Р2н, t2H), Вт:;
де К/К-1 - коефіцієнт, який визначається за таблицею 4 за значеннями
наведеним залежно від:
- від середньої температури газу ЦБН 1фн = (ti +12) /2;
- від відносної щільності газу повітрям, визначено-
ної у хімічній лабораторії Дв = ргаза/РвозД;
К - коефіцієнт адіабати природного газу, що визначається з
-коефіцієнт стисливості природного газу, що приймається
за розрахунковими даними характеристик ЦБН із ТУ агрегату;
R - газова постійна, приймається за розрахунковими характери-
стикам ЦБН (ТУ або ІЕ);
- Витрата природного газу, що перекачується, визначається
спеціальними вимірами ( за тарованими конфузорами,
вимірювальними шайбами, вимірювальними соплами), м3/с;
- механічні втрати у підшипниках ЦБН, визначаються
при проектуванні агрегату, Вт.
Значення розрахункових коефіцієнтів для різного складу газу
Далі визначається ступінь стиснення ЦБН n
За вимірами на агрегаті визначається відносна частота обертання
п. Потім за розрахунковою характеристикою ЦБН, представленої на малюнку 37, оп-
розподіляють зону розташування , К/К - 1, та уточнене значення
Даний метод поширюється на будь-які типи агрегатів і має
3.1.4 Розрахунок торцевого ущільнення
Вважається, що поверхня тертя обертового і нерухомого ко-
лей встановлена строго перпендикулярно та концентрично до осі обертання
валу, і що ці поверхні абсолютно плоскі. Наявність у зазорі пари тре-
ня ущільнюваної рідини, що перебуває під дією перепаду тиску
(Р - ) (де -;-), призводить до виникнення розклинюючої сили R, дей-
ної на аксіально-рухливу втулку.
Епюра розподілу тиску в щілини має вигляд трапеції: падіння тиску
ня відбувається за лінійним законом. Тоді середній тиск у щілини визначається
як напівсума робочого тиску і тиск на виході зі щілини
де Р – робочий тиск, Па;
- тиск на виході зі щілини, Па, як правило, барометричний
Зауважимо що, визначеннясереднього тиску в щілини між контакти-
кільцями за цією формулою вносить деяку помилку.
У відцентрових насосах для нафтопродуктів діаметри робочих коліс ко-
леблюються від 50 до 150 мм, а ширина контактної поверхні b становить при-
мірно 5 мм. Помилка складає 1,4. 3,8%, чим практично можна знехтувати.
Розклинювальна сила R, Н
F – площа контакту в парі тертя, м 2
Для реальних пар тертя криві зміни тиску по довжині щілини ха-
рактеризуються статечними законами. На характер епюри тиску чинить
вплив в'язкість рідини. Питомий тиск у парі тертя одинарного тор-
цового ущільнення визначають з балансу сил, що діють у торцевому уп-
лотнінні. На аксіально-рухливу пару діють:
- сила гідростатичного тиску G ущільнюваної рідини, дію-
ня на неврівноважену площу втулки/м 2
-сили терті по ущільнювальному елементу T (в ущільненнях сильфо-
Результуючу силу W, H, з якою аксіальне - рухоме кільце
Притискається до нерухомого, можна описати як
Де G – сила гідростатичного тиску, H:
Питомий тиск у парі тертя
Цей вираз можна перетворити
Іноді приймають , вважаючи, що зусилля пружини врівноважується
силою тертя. Тоді остаточно питомий тиск у парі тертя =(-0,5)*Р,
де - Коефіцієнт розвантаження:
Коефіцієнт розвантаження впливає на конструкцію торцевого.
ущільнення. При > 1 торцеве ущільнення вважають нерозвантаженим, а при
Розвантажене ущільнення з обертовим аксіально-рухомим кіль-
цом монтують на ступінчастому валу або на гільзі, за допомогою якої забезпе-
печуєтьсянеобхідна різниця діаметрів.
Для встановлення нерозвантаженого ущільнення ( = 1) з обертовим ак-
сіально-рухомим кільцем також потрібен ступінчастий вал. Але, оскільки в
розвантаженому ущільненні з таким же ступінчастим валом питомий тиск на
контактні поверхні робочих кілець менші, це ущільнення застосовують
частіше, ніж ущільнення, у якого = 1. При монтажі ущільнення із зовнішнім
навантаженням і невращаюгцимся аксіально-рухомим кільцем на валу посто-
ного діаметра будь-який коефіцієнт розвантаження може бути отриманий при змі-
Ущільнення, що мають > 1, використовують при легких робочих умовах -
при низьких тисках рідини, що ущільнюється. При підвищеному тиску
рідини застосовують розвантажені ущільнення, що мають 2
Неврівноважена площа аксіально-рухомого кільця, яким
здійснюється гідравлічний притиск ƒ, см 2
Коефіцієнт розвантаження кр = 0,56.
Для рівномірного розподілу тиск тертьових поверхонь реко-
слід встановлювати по периметру не менше шести пружин. Приймаємо
шість пружин, рівномірно розподілених по колу.
При максимальному стиску кожна пружина створює зусилля 10 кгс. Доля-
ний тиск від зусиль усіх пружин при максимальному їх стисканні без урахування
сил тертя, кгс/см 2
де т – кількість пружин, т = 6;
S – сила стиснення однієї пружини, кгс, S = 10 кгс,
Т – сила тертя, кгс, Т = 0 кгс;
Питомий тиск, кгс/см2
Р - тиск середовища в камері ущільнення, кгс/см 2 Р = 40 кгс/см 2 ;
= (0,56 - 0,5) * 40 = 2,4 кгс/см2.
Результуючий питомий тиск у парі тертя за формулою максі-
мальному стиску пружин РУд, кгс/см 2
Руд =2,4 + 2,9 = 5,3 кгс/см2
3.1.5.1 Температурний режим газорозподільних станцій
У зв'язку з тим, що на ГРС виробляється зниження тиску газу, це призво-
дит до відповідного його охолодження. В результаті можуть утворитися гідра-
ти і сильно охолодити регулюючі клапани, запірна апаратура,
контрольно-вимірювальні прилади та трубопроводи, що порушує роботу стан-
цій. Для боротьби з гідратоутворення на ГРС застосовують автоматичну по-
дачу в газопровід метанолу та підігрів газу. На деяких ГРС впроваджено
пневматичні автомати для подачі метанолу (введення метанолу у потік газу).
Підігрів газу застосовують головним чином на ГРС, де очікується посту-
плення неосушеного газу при різких перепадах тиску, коли спостерігається
значне охолодження газу. Для підігріву використовуються спеціальні тепло-
лообмінники. Конструкція теплообмінників, а також схема блоку підігріву
залежить від тиску, температури і кількості газу, що надходить на ГРС.
Кількість тепла, необхідне для підігріву газу Q, ккал/год (кДж/год)
Vo - витрата газу, м3/год, при 0°З 760 мм рт. ст.;
рo - щільність газу, кг/м при 0°С і 760 мм рт. ст.;
Ср - питома теплоємність газу при постійному тиску, для
природних газів, що дорівнює 0,5 ккал/(кг-°С)(2,3 кДж/(кг-°С));
∆t - температура підігріву газу, °С, що дорівнює приблизно 4. 5°С і більше
залежно від температури та тиску газу до та після ГРС.
Оскільки температура газу залежить від перепаду тиску, коефіцієнта
Джоуля-Томсона та зміни швидкості руху газу, температуру газу після
регулюючого клапана t2, °С, визначають за формулою
- температура газу дорегулятора тиску, ° С;
- Коефіцієнт Джоуля-Томсона, С / Па;
- Тиск газу до регулятора, МПа;
- Тиск газу після регулятора, МПа;
2 - лінійна швидкість газу після регулятора, м/с;
1 – лінійна швидкість газу до регулятора, м/с.
Задамося необхідними даними та визначимо температуру газу (ме-
тана) на виході з ГРС та кількість тепла, необхідного для підігріву газу
до регулятора тиску.
- Температура газу до регулятора тиску = 29,8 С;
- абсолютний тиск до редукуючого клапана = 2,3 * 106 Па;
- абсолютний тиск після редукуючого клапана = 1,2*10 6 Па;
- Лінійна швидкість газу до клапана 1 = 25м/с;
- теплоємність метану Ср = 2300 Дж/(кг-°С);
- Коефіцієнт Джоуля-Томсона = 4-106 С / Па;
- Витрата газу Vo = 42250 м 3 /год;
- Щільність газу рo = 0,71 кг/м 3 .
Діаметри трубопроводів до та після регуляторів рівні.
Лінійна швидкість газу після регулятора за умови рівності діаметрів
до та після клапана 2, м/с
Температура газу після регулюючого клапана t2, °С
Кількість тепла, необхідного для підігріву газу до регулятора давле-
Q = 42250 * 0,71 * 2,3 * (29,8-25) = 331172 кДж / год.
3.1.5.2 Вибір запобіжних та регулюючих клапанів для ГРС
При виборі типорозмірів запобіжних та регулюючих клапанів
для ГРС користуються наступною методикою розрахунку.
Запобіжні клапани розраховують на повну пропускну спо-
особливість ГРС для того, щоб після скидання тиску (що перевищує нормальне
робоче) за клапанами не могло створюватися тиск, вище робітника більш ніж
на 15%. Клапани повинні відкриватись при підвищенні тиску газу на 25%
понад робітник. Для швидкого скидання газу низького тиску (0,5. 2,8 кгс/см 2 )
застосовують спеціальні запобіжні клапани типу С1111К, для скидання
газу середнього тиску (16 кгс/см 2 ) - клапани типу ППК, величина відкриття
яких становить (0,25. 0,36)-dc (де dc - діаметр сопла чи сідла).
Запобіжні клапани вибирають за їх пропускною здатністю
а - коефіцієнт витрати газу клапаном (для стандартних конст-
рукцій типів СППК4 та ППК4 а = 0,5. 0,8);
F - площа перерізу клапана, що дорівнює найменшій площі в про-
точної частини, мм 2;
- максимальний надлишковий тиск перед запобіжним
клапаном, кгс/см 2;
- надлишковий тиск за запобіжним клапаном, кгс/см 2 ;
- щільність середовища для параметрів рг' і \ кг/м 3;
t1' - температура газу перед клапаном, °З;
В - коефіцієнт, що залежить від показника адіабати К і перепаду дав-
лення pi/pi \ при скиданні в атмосферу приймається за таблицею 15.
Значення коефіцієнта
З вищенаведеної формули визначають величину F, а потім ката-
логу підбирають запобіжний клапан, у якого найближча величина F
більше за розрахункову величину.
Регулюючі клапанивибирають також за їхньою пропускною здатністю.
Оскільки пропускна здатність регулюючого клапана залежить від режиму
закінчення газового потоку через регулюючий клапан, необхідну максі-
мальну пропускну здатність Ку, м3/год, визначають за двома рівняннями:
- перепад тиску на регулювальному клапані, кгс/см2:
: - абсолютний тиск до регулюючого клапана, кгс/см2;
- абсолютний тиск після регулюючого клапана, кгс/см 2 ;
Q - максимальна витрата середовища, м3/год;
- щільність середовища (при 760 мм вод. ст. І 0 ° С), кг/м 3;
Т – абсолютна температура середовища, До.
Умовна пропускна здатність регулюючого клапана, м3/ч
За знайденою умовною пропускною спроможністю за каталогом підбирають
найближчий більший по відношенню до умовний прохід регулюючого
Підберемо запобіжний клапан. Вихідні дані:
- Середовище – природний газ (98% метану);
- Витрата газу Vo = 42250 м 3 /год;
- абсолютний тиск системи, що захищається
12 кгс/см2 (1,2 МПа);
- Температура газу t2 = 25 °С.
Скидання відбувається із запобіжного клапана в атмосферу:
- Коефіцієнт адіабати газу К = 1,31;
- Коефіцієнт стисливості газу z = 0,9.
Необхідний прохідний переріз запобіжного клапана F, мм 2
Умовна пропускна спроможність
За каталогом вибираємо регулюючий клапан типу 25 із 40 нж умовною пропускною здатністю = 100 м 3 /год та умовним проходом Dy = 65 мм.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:
Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно