Компрессорные станции магистральных газопроводов

0,04
1,593
1,32  =   0,9.
Поправка на теплоёмкость при постоянном давлении
Асv
R
бтг 
, 6 * 1 , 3 ,
- - ( 0 , 4 1   +   0,02тг)  =  — —  (0,41  +   0,02  •  1,3)  =   0,846. 
т 3 
1,593
Показатель адиабаты в идеальном газовом состоянии 
к 0 
5,15  +   (5,65  +   0 ,0 1 7 tm)A 
5,15  +   (5,65  +   0,017 •  39,7)0,56
к 0  -   1 
1,9858
=   4,38.
Вспомогательная функция
тс  /1,23 
____  
0,12тг
1,9858
X
t
Z
h
  V  т
2
0,061  +
1,3
1,23
1 , 59- 0, 9 VI,592
0,061  +
+  ■
0,12  ■
  1,3
1,592
Показатель адиабаты процесса сжатия 
к 
1  ( к о  
A cv 
п
и 
I___ У 
у  \г
I 
^  
Л л
 
j j
A
0,42.
к -   1
7 т,  V
н  хп-0
1 
R 
н  п - 1 /  
0,9
- 0 ,9  ■
  0,42  ■
  3,38)  =   4,31. 
Политропный КПД ЦН
п
- 
3,38
(4,38  +  0,846
Л
п
пол
4,31
0,78.
к -   1
Ввиду  отсутствия  данных  по  замеру  производительности  ЦН  для 
определения  паспортного  КПД г|д0Л  используется  приведённая  характери­
стика ЦН.
Так как
Vi 
7,4
р г 
6,03
=   1,23
и
п
■Щ
пр
п
По
N
■^пр-^пр
<Т„)
НУ 
пр
ZHRr(t±  +   273)
4950
0,9  ■
 490  ■
  288
4800 „
N
0 , 9 - 5 1 0 - ( 3 0 , 2   +   273)
0,985,
то по приведённой характеристике ЦН определяем  Qnp  = 460 м3/мин и г|п0Л
= 0,855  (см. рис.  2.5).
Тогда коэффициенты технического  состояния ЦН,  соответственно по 
первому и второму методам расчёта составят:
106

1
  =  Лпол  =   0.763
н 
Лйол 
0,855
2  =  
=   0,78 
н 
Лйол 
0,855
0,89;
0,91.
Эффективная мощность ГТУ Ne часто определяется по мощности, по­
требляемой ЦН, т.  е.
Ne  =  NH + NM =  GHAhH +  JVM,
где NH -  мощность, потребляемая ЦН;  NM -  механические потери в ЦН;  GH 
-  массовый расход газа через ЦН;  A/iH -  теплоперепад в ЦН.
Теплоперепад в ЦН A/iH может быть подсчитан по эмпирическому со­
отношению:
к
А К   = 
0,00981
ZHRr( t2  -  
—
р
Эффективный КПД ГТУ
Ne
Ле 
п  г)  >
°тгхнс
где  Втт -  расход  топливного  газа  по  ГТУ;  QHC  -   низшая  теплота  сгорания 
топливного газа.
Коэффициент технического состояния ГТУ по мощности
Ne
is   — __Ч.
н 
Щ ’
где iVg  -  паспортная эффективная мощность ГТУ.
4.4.  Причины увеличения энергетических затрат 
на транспорт газа и пути их снижения
Основное  потребление  природного  газа  на  собственные  нужды  КС 
приходится  на  топливный  газ,  используемый  в  качестве  топлива  в  ГТУ  и 
составляющий примерно 8-10 % общего объёма транспортируемого газа. В 
связи с этим основная задача снижения энергетических затрат на КС заклю­
чается прежде всего в экономии топливного газа на собственные нужды КС 
магистральных газопроводов.
Г азотурбинные установки, используемые в качестве привода ЦН при­
родного газа, наиболее чувствительны к изменению технического состояния 
своих  элементов  по  сравнению  с  другими  типами  тепловых  двигателей.  С
107

ухудшением  технического  состояния  ГТУ  для  обеспечения  мощности,  не­
обходимой для транспорта одного и того  же объёма газа,  как правило, тре­
буется увеличение расхода топливного газа.
Основными источниками ухудшения технического состояния ГТУ яв­
ляются:
1.  Загрязнение проточной части осевого компрессора.
2.  Увеличение  радиальных  зазоров  в  турбомашинах  и  в  концевых 
уплотнениях.
3.  Коробление  и прогар  жаровой трубы камеры сгорания и,  как след­
ствие,  увеличение  неравномерности  температурного  поля  на  входе  в  тур­
бину.
4. Утечки воздуха в регенераторе.
Загрязнению проточной части компрессора подвержены практически 
все  типы  эксплуатируемых  ГПА,  причём  разные  типы  ГТУ  в  одинаковых 
условиях  по  интенсивности  загрязнения  имеют  различное  снижение  мощ­
ности.  Например,  агрегаты ГТК-25И и ГТК-10И, имеющие постоянную ча­
стоту вращения турбокомпрессора,  наиболее чувствительны к загрязнению 
проточной  части  компрессора.  Практикой  установлено,  что  наибольшую 
эффективность  восстановления  параметров  ГТУ  имеет  периодическая 
чистка компрессора через каждые  1000-2000 часов наработки, при этом уда­
ётся восстановить до  80 % снижения мощности ГТУ  [Козаченко].
Увеличение  радиальных зазоров  в турбомашинах  и  концевых уплот­
нениях связано  главным  образом  с  несовершенством  конструкции  и повы­
шенной чувствительностью к режимам пуска и остановки, т.  е. к резким из­
менениям температуры рабочего тела.
Опыт  эксплуатации  ГТУ  регенеративного  цикла  с  использованием 
пластинчатых  регенераторов  показал,  что  они  являются  дополнительным 
источником  потерь  мощности  из-за  потери  герметичности  регенераторов. 
Восстановление мощности ГТУ в этом случае практически невозможно из- 
за неремонтопригодности регенераторов в станционных условиях. В  насто­
ящее  время  в  рамках  модернизации  ГПА  производится  замена  пластинча­
тых  регенераторов  на  трубчатые,  имеющие  степень  регенерации  0,8.  Пре­
имущества  конструкции  трубчатых  регенераторов  заключаются  в  возмож­
ности  свободного  перемещения  трубок  с  горячим  теплоносителем  относи­
тельно корпуса регенератора, что снимает температурные напряжения в ме­
стах  их  крепления  к  трубным  доскам,  а  следовательно,  исключает  их  по­
108

ломку. Кроме того, трубчатые регенераторы допускают возможность их ре­
монта в условиях КС,  в частности,  путём заварки  и  исключения  из  работы 
негерметичных трубок.
К  ухудшению  технического  состояния  ГТУ  приводят  коробление  и 
прогар  жаровой  трубы  камеры  сгорания,  в  результате  чего  увеличивается 
неравномерность  температурного  поля  и,  как  следствие,  снижается  мощ­
ность  ГТУ  за  счёт  дополнительного  ограничения  температуры  газа  перед 
ТВД.
Причиной  увеличения  энергетических  затрат,  не  являющейся  след­
ствием ухудшения технического состояния ГТУ, является подогрев воздуха 
на входе осевого компрессора. Подогрев циклового воздуха происходит при 
включении  антиобледенительной системы,  а также при установке  на входе 
ГТУ маслоохладителей. Принцип работы антиобледенительной системы за­
ключается  в  подаче  горячего  сжатого  воздуха,  отбираемого  за  компрессо­
ром  (регенератором),  или  продуктов  сгорания,  отбираемых на выходе ГТУ 
и подаваемых на вход осевого компрессора. Начальная температура цикло­
вого воздуха при этом повышается на 3-10 °С в зависимости от типа ГТУ и 
количества  отбираемого  воздуха  (продуктов  сгорания).  Расчёты  показы­
вают, что увеличение температуры воздуха на входе ГТУ на  1  °С практиче­
ски для  всех типов ГПА  приводит к  снижению  относительной располагае­
мой мощности  на  1,2-1,5  %  и  относительного эффективного  КПД на 0,46- 
0,65  %  [Коньков, Тимошенко].
Эффективность  транспорта  газа  определяется  также  и  техническим 
состоянием  ЦН.  Кроме  того,  как  показывает  анализ  эксплуатации  ЦН,  ре­
жимы их работы не всегда соответствуют оптимальным значениям по КПД, 
что  связано  с  несогласованностью характеристик ЦН и  магистрального  га­
зопровода.
Эффективность  транспорта  газа  может  быть  повышена  путём  введе­
ния ряда мероприятий непосредственно на КС. К ним относятся:
1.  Обновление парка ГПА.
2.  Охлаждение транспортируемого газа.
3.  Утилизация теплоты уходящих газов ГТУ.
4. Перевод нерегенеративных ГТУ на регенеративные.
5. Подогрев топливного газа.
Как отмечалось выше, газодинамические характеристики ЦН ухудша­
ются в процессе эксплуатации, поэтому, наряду с заменой ГПА на более со­
109

вершенные,  осуществляется и  замена сменных проточных частей ЦН с по­
лучением  более  высоких КПД и  пологой  характеристикой  по  эффективно­
сти в широком диапазоне изменения производительности ЦН.
Не  менее  важную  роль  в  снижении  энергетических  затрат  на  транс­
порт газа играет снижение температуры транспортируемого газа. С пониже­
нием  температуры  газа  уменьшается  работа  сжатия  газа  в  ЦН,  а  следова­
тельно,  снижается расход топливного  газа.  Снижение температуры  газа до 
температуры  грунта  позволяет  сэкономить  до  20  %  топливного  газа.  Для 
уменьшения температуры газа целесообразно  повысить эффективность  си­
стемы охлаждения путём совершенствования газодинамических характери­
стик  вентиляторов  и  теплотехнических  характеристик  теплообменных  ап­
паратов АВО газа.
Утилизация  теплоты  уходящих  газов  ГТУ  является  самым  распро­
странённым  способом  повышения  эффективности  использования  ГПА  на 
КС.  Применяемые  утилизаторы,  как  правило,  используются  для  обеспече­
ния  отопления  жилых  посёлков  и  получения  горячей  воды.  Особенностью 
такого использования утилизируемой теплоты является сезонность и малая 

жүктеу/скачать 6,66 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: