Розрахунок режимів роботи ділянки газопроводу Бар-Гусятин

Метою розрахунку режиму роботи компресорної станції є визначення кількості працюючих агрегатів при максимальному ККД, температуру на нагнітанні, тиск на нагнітанні та ефективну потужність, що споживає нагнітач. Розрахунок починаємо з визначення фізико-термодинамічних властивостей газу, потім будуємо математичну модель нагнітача і розраховуємо режим роботи компресорної станції.

4.1 Розрахунок фізико-термодинамічних властивостей газу

Знаходимо молярну масу суміші газів за формулою:

, (4.1)

де - молекулярна маса і-того компоненту;

- концентрація і-того компоненту в суміші.

Знаходимо густину газу за формулою:

, (4.2)

де 22.4 – об’єм одного кмоля газу.

Знаходимо відносну густину газу до повітря за формулою:

, (4.3)

де 1.293 - густина повітря при нормальних умовах.

Визначаємо газову постійну газової суміші:

(4.4)

де: Rпов-газова постійна повітря;

- відносна густина газу.

R=287.1/0.56=512.67Дж/кг.К;

Обчислюємо густину газової суміші за стандартних умов:

(4.5)

Результати розрахунку зводимо в таблицю 4.1

Таблиця 4.1-Результати розрахунку фізико-хімічних і термодинамічних

властивостей газу

Параметр | Числове значення

Молярна маса, кг/Кмоль | 16.226

Густина, кг/м3 | 0.724

Відносна густина | 0.56

Газова постійна, Дж/кг.К | 512.67

Густина за стандартних умов, кг/м3 | 0.675

4.2. Визначення коефіцієнтів моделі нагнітача

В наш час найбільш часто при описі характеристики нагнітача PCL 804-2 (лист 8) використовується тричленна модель вигляду:

, (4.6) де: – степінь підвищення тиску нагнітача;

-політропічний ккд нагнітача;

-зведена відносна потужність нагнітача;

– зведена витрата газу на всмоктувані нагнітача;

а,b,c,k – шукані коефіцієнти.

Для знаходження коефіцієнтів a,b i c необхідно мати як мінімум три робочі точки на графічній характеристиці нагнітача та виписати відповідні значення ,,. Вибрані значення з характеристики нагнітача приведені в таблиці 4.3.

Користуючись координатами трьох точок записуємо три рівняння для знаходження :

(4.7)

Далі провівши нескладні математичні перетворення отримуємо формули для знаходження коефіцієнтів:

(4.8)

при Х1=Q1; X2=Q2; X3=Q3.

Для прикладу приведемо розрахунок коефіцієнтів тричленної математичної моделі:

=400-550=550-700=-150м3/хв.;

;

Таблиця 4.2- Значення , Q1, , з характеристики нагнітача

Q1(м3/хв.) | Q2(м3/хв.) | Q3(м3/хв.)

400 | 550 | 700

1.51 | 1.48 | 1.41

| |

0.777 | 0.843 | 0.787

,(кВт/(кг/м3)) | ,(кВт/(кг/м3)) | ,(кВт/(кг/м3))

504 | 615 | 687

Отже коефіцієнти для знаходження :

а=1.39464, b=6.436*10-4, c=-8.88*10-7

Аналогічно знаходимо коефіцієнти для визначення :

K1=4.8*10-3, k2=3.0145*10-3, k3=-2.71*10-6;

Та коефіцієнти для визначення :

С1 =17.456, c2=1.563, c3=-8.666*10-4.

4.3 Розрахунок режимів роботи КС-38 Гусятин

Визначаємо параметри режиму роботи нагнітача PCL-804-2 “НУОВО ПИНЬОНЕ” за такими вихідними даними 7 листопада 2003 року: Рвс=50.3 ат, Твс=296 К, , q=86.2 млн.м3/добу, кг/кмоль, .

изначаємо параметри газу за умов всмоктування:

(4.9)

Визначаємо густину газу за умов всмоктування за формулою:

(4.10)

Витрата газу на всмоктувані:

(4.11)

Qbc=;

З характеристики нагнітача вибираємо Qbc1m однієї машини при максимальному ККД та розраховуємо кількість працюючих машин:

Qbc1m=550м3/хв.;

(4.12)

Приймаємо кількість машин nмаш=2 та розраховуємо Qbc1m:

Qbc1m= (4.13)

Qbc1m=1130.81/2=565.4 м3/хв.;

Оскільки Qbc1m входить в межі максимального ККД то в подальших розрахунках використовуємо цю величину.

Визначаємо зведену продуктивність нагнітача:

(4.14)

Користуючись знайденими коефіцієнтами та величиною політропічний ККД, зведену потужність та степінь стиску за формулами (4.7):

=

Визначаємо ступінь підвищення тиску з врахованими обертами:

(4.15)

де: к -коефіцієнт політропи, к=1.31;

-зведені відносні оберти.

= (4.16)

=

Провівши нескладні математичні перетворення обраховуємо :

Визначаємо тиск на виході нагнітача:

(4.17)

Оскільки максимальне значення тиску Рmax=75aт то наш тиск на нагнітанні підходить для нашого нагнітача.

Розраховуємо температуру нагнітання:

(4.18)

З вище приведених розрахунків 0.842, к=1.3 тоді:

Оскільки tmax=45oC<tn=64oC то включаємо АПО

Визначаємо внутрішню потужність що споживає нагнітач:

(4.19)

ефективна потужність:

(4.20)

де: Nмех-потужність затрачена на механічну передачу,( Nмех=100кВт);

перевіримо виконання умови:

Ne=22323.6 кВт<Nгтун=25000 кВт

Оскільки ефективна потужність, знайдена нами , менша номінальної то результат нас влаштовує і розрахунок припиняємо.

4.4 Програма розрахунку режиму роботи компресорної станції

Програма складена на мові програмування Basic. За допомогою програми я розрахував 24 режими роботи КС за звітній період. Програма обраховує такі параметри: реальні оберти, зведену витрату за умов всмоктування, політропічний ККД, температуру нагнітання і внутрішню потужність. Текст програми приведений у додатку В, результати розрахунку в додатку Д. Таблиця ідентифікаторів приведена нище.

Таблиця 4.3 – Ідентифікатори програми

Назва параметра | Позначення | Одиниця вимір.

Дата заміру | data$ | -

Тиск на вході | Pvc | кг/см2

Температура на вході | Tvc | єС

Витрата | q | млн.м3/добу

Молярна маса газу | MG | кг/кмоль

Відносна густина газу | DEL | -

Коефіцієнт стисливості за умов входу | Zvc | -

Густина газу за умов входу | ROvc | кг/см2

Густина газу за стандартних умов | ROct | кг/см2

Витрата за умов всмоктування | Qvc | млн.м3/добу

Зведенна витрата | Qzv | м3/xв

Кількість нагнітачів | NM | -

Зведені оберти | NZV | -

Коефіцієнти моделі | A, B, C | -

Степінь підвищення тиску | E | -

Тиск на виході | Pn1 | кг/см2

Заданий тиск на виході | Pn | кг/см2

Політропний ККД | ETA | -

Температура нагнітання | TNAG | єС

Зведена потужність | NZV | мВт

Внутрішня потужність | Ni | мВт

Максимальна витрата | Qmax | м3/xв