Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
Кубанскийгосударственный технологический университет
(КубГТУ)
Кафедра холодильных и компрессорных машин и установок
Пояснительная записка
к курсовому проекту
по дисциплине «Компрессорные станции»
на тему «Центробежные компрессоры Березанской КС»
Выполнил
студент группы 04-М-ТФ1
Фесенко М.Ю.
Руководительработы
к.т.н., доц. ШамаровМ.В.
Нормоконтролер
к.т.н., доц. ШамаровМ.В.
Краснодар
2008
/>Реферат
Курсовой проект содержит 38 листов, 2 рисунка, 2таблицы, 4 листа графической части формата А1.
ГАЗ, КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ, ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙАГРЕГАТ, ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА, НАГНЕТАТЕЛЬ, МАГИСТРАЛЬНЫЙ ГАЗОПРОВОД.
Объектом проектирования является Березанскаягазокомпрессорная станция.
Цель работы – произвести реконструкциюгазокомпрессорной станции с производительностью 325 млн. м3/год иц/б нагнетателями с заданной мощностью.
В процессе реконструкции проводились газодинамическийрасчет нагнетателя, расчет критического числа оборотов вала, расчет цикла ГТУ.
Разработана схема комплексной автоматизации,предусматривающая контроль, защиту и регулирование параметров работыцентробежного нагнетателя.
Проведено описание работы и эксплуатации компрессорнойстанции.
Содержание
Введение
1. Исходные данные для расчёта компрессорной станции
2. Газодинамический расчёткомпрессора
2.1 Исходные данные
2.2 Расчёт ГПА
2.3Треугольники скоростей для ступени в масштабе на входе и на выходе
3. Описание и принцип работы газоперекачивающего агрегата
3.1 Газоперекачивающий агрегат типаГПА Ц-6,3 Б 56/1,45
3.2Принцип работы
4. Автоматизация нагнетателей
4.1 Общиеданные
4.2 Аварийные остановки со стравливанием и безстравливания
4.3Расчет критических параметров
Заключение
Список использованнойлитературы
/>Введение
Газоваяпромышленность – сравнительно молодая отрасль народного хозяйства, определяющаявысокие темпы его развития, что обусловлено быстрым ростом потребленияэнергетических ресурсов, в которых одно из ведущих мест занимает природный газ.
Применение газа внародном хозяйстве осуществляется по следующим основным направлениям:
— технологическоеиспользование газа;
— энергетическоеиспользование в виде топлива;
— коммунально-бытовыенужды;
— переработка газа сцелью производства жидких углеводородов, серы, метанола.
С использованием этоговысококачественного энергоносителя и ценного химического сырья ныне выпускается94,5% стали и чугуна, 65% цемента, 95% минеральных удобрений.
Развитие газовойпромышленности в решающей степени зависит от дальнейшего технического еёпереоснащения.
Для успешного выполнения заданийпо добыче и транспортировке газа необходимо ускоренное оснащение компрессорныхстанций новыми перекачивающими агрегатами повышенной единичной мощности (16 и25 тыс. кВт), а также полнонапорными нагнетателями мощностью от 7 тыс. кВт до10 тыс. кВт.
Резко возросшие впоследнее время объёмы транспорта газа повысили требования к снижению удельныхзатрат на его транспортировку и к увеличению надёжности газопотребления.Известно, что потребление газа неравномерно как по сезонам, так и в течениисуток. Отклонения режимов работы от проектных ведут к значительным перерасходамтопливного газа.
Перемещаясь погазопроводу — от головного сооружения к месту потребления — газ преодолеваетсопротивление движению из-за местных и линейных потерь. При этом давление газападает. Вместе с уменьшением давления уменьшается и плотность газа, то есть вцелом его весовой заряд. Исходя из технико-экономических условий расчёта, нагазопроводах строятся линейные компрессорные станции, отстоящие друг от друга всреднем на 100 – 150 км.
Компрессорные станции –это сложные и крупные инженерные сооружения, обеспечивающие основныетехнологические процессы по подготовке и транспорту газа:
— очистка;
— осушка;
— сжатие;
— охлаждение.
На компрессорной станцииимеется оборудование, обеспечивающее водоснабжение, энергоснабжение,маслоснабжение, вентиляционные установки, установки пожаротушения.
Различают компрессорныестанции головные и промежуточные (линейные).
Головные компрессорныестанции сооружают вначале газопровода. Они предназначены для приёма газа сместорождения, его очистки, осушки, повышения давления до расчётного илирабочего.
На линейной компрессорнойстанции, которая сооружается между начальной и конечной точками газопровода,поддерживается давление на участках газопровода между двумя станциями.
1. Исходныеданные для расчёта компрессорной станции
1. Производительность ГКС- 892 ∙103 м3/сутки;
2. Давление всасывания (избыточное)- 3862 кПа;
3. Давление нагнетания (избыточное)- 5600 кПа;
4. Температура газа навходе — 288 К;
5. Мощность единичногоагрегата — 6,3 МВт;
6. Суммарная мощность ГКС- 25,2 МВт;
7. Число агрегатов — 4;
8. Тип ГПА — Ц6,3Б/56-1,45.
2. Газодинамическийрасчёт компрессора
2.1 Исходные данные
2.1.1 Переменные исходные данные
Мощность на валукомпрессора Nв = 6300 кВт
Начальное давление Pн= 3862 кПа
Начальная температура Tн= 288 К
Конечное давление Pк= 5600 кПа
Универсальная газоваяпостоянная R =501 Дж/кг*К
Производительность повсасыванию Vн=206,4 м3/мин
Показатель адиабатысжатия k = 1,308
Политропический КПД ηпол= 0,83
Теплоёмкость газа ср= 2107 Дж/кг*К
Рабочее число оборотовГТУ n = 8200 об/мин
Конструктивноесоотношение ξ = 0,45
Коэффициент сжимаемости z= 0,92
2.1.2 Постоянные исходныеданные
Коэффициент внутреннеготрения βтр = 0,02
Коэффициент внутреннихперетечек βпер = 0,02
Механический КПД ηмех= 0,98
Допустимое напряжениекручения вала τкр = 5 х 107 Н/м2
Максимально допустимаяокружная скорость [U2] = 300 м/с
Скорость газа на входе вкомпрессор Cн = 20 м/с
Расчётная величина π= 3,14
Скорость газа на выходеиз компрессора Cк = 20 м/с
Конструкторский угол навыходе из колеса β2л = 45°
Коэффициент расхода φ2ч= 0,24
Конструкторский угол навходе в колесо β1л = 32°
Толщина лопатки колеса δк= 0,005 м
Толщина лопатки диффузораδд = 0,01 м
Расчётное соотношение кс= 1,2
Конструктивноесоотношение кд = 1,05
Угол установки лопаткидиффузора на входе α4 = 40°
Густота решётки диффузораАд = 2,2
2.2 Расчёт ГПА
2.2.1Плотность газа в сечении Н-Н, кг/м3
/>/> (1)
гдеρн – плотность газа в начальном сечении, кг/м3;
Pн– начальное давление, кПа;
R –газовая постоянная, Дж/кг*К;
Tн– температура газа, К;
z –коэффициент сжимаемости.
/>.
2.2.2Массовый расход газа в компрессоре, кг/с
/> (2)
гдеG – массовый расход газа, кг/с;
Vн– производительность, м3/с.
/>
2.2.3Показатель сжатия:
/> (3)
гдеσ – показатель сжатия;
k –показатель адиабаты;
ηпол– политропический КПД.
/>
2.2.4Скорость газа в сечении 1-1, м/с:
C1= 0,3 [U2], (4)
гдеC1 – скорость газа в сечении 1-1, м/с;
[U2]– максимальная окружная скорость, м/с
C1= 0,3 · 300 = 90 м/с
2.2.5Охлаждение газа во всасывающей камере, К:
/> (5)
гдеΔTвс – охлаждение газа во всасывающей камере, К;
с1– скорость газа, м/с
сн– скорость газа на входе в компрессор, м/с;
ср– теплоёмкость газа, Дж/кг*К.
/>
2.2.6Температура газа в сечении 1-1, К:
T1= Tн – ΔTвс, (6)
гдеT1 – температура газа в сечении 1-1, К;
Тн– температура газа по начальным условиям, К;
ΔTвс– охлаждение газа во всасывающей камере, К.
Т1= 288 – 1,827 =286,2 К.
2.2.7Давление газа в сечении 1-1, кПа:
/> (7)
гдеP1 – давление газа в сечении 1-1, кПа;
Pн– давление газа по начальным условиям, кПа;
K –показатель адиабаты сжатия.
/>
2.2.8Температура в сечении к-к, К:
/> (8)
гдеТк – температура газа в сечении к-к, К;
Pк– давление газа в сечении к-к, кПа;
σ– показатель сжатия.
/>
2.2.9Подогрев газа в компрессоре, К:
ΔТ= Тк – Т1, (9)
гдеΔТ – подогрев газа в компрессоре.
ΔТ= 320,5 – 286,2 = 34,3 К.
2.2.10Полная работа компрессора, Дж/кг:
/> (10)
гдеlпол – полная работа компрессора, Дж/кг;
σ– показатель сжатия;
R –газовая постоянная, Дж/кг*К.
/>
2.2.11Теоретический коэффициент закручивания:
/>, (11)
гдеφ2∞ — теоретический коэффициент закручивания;
φ2ч– коэффициент расхода;
β2л– конструкторский угол на выходе из колеса.
/>
2.2.12Число лопаток рабочего колеса:
/> (12)
2.2.13Коэффициент циркуляции:
/> (13)
гдеμ – коэффициент циркуляции;
π– расчётная величина.
/>
2.2.14Газодинамический КПД:
/> (14)
гдеηh – газодинамический КПД;
ηпол– политропический КПД;
βтр– коэффициент внутреннего трения;
βпер– коэффициент внутренних перетечек.
/>
2.2.15Коэффициент давления:
/> (15)
гдеψ – коэффициент давления.
/>
2.2.16Максимальная работа ступени, Дж/кг:
/> (16)
где[lэф] – максимальная работа ступени, Дж/кг;
[U2]– максимально допустимая окружная скорость, м/с.
/>
2.2.17Расчётное число ступеней:
/> (17)
гдеi’ – расчётное число ступеней компрессора.
/>
2.2.18Действительное число ступеней:
Принимаем:i = 2.
2.2.19Эффективная работа ступени, Дж/кг:
/> (18)
/>
2.2.20Плотность газа в сечении 1-1, кг/м3:
/> (19)
гдеρ1 – плотность газа в сечении 1-1, кг/м3.
/>
2.2.21Плотность газа в сечении к-к, кг/м3:
/> (20)
гдеρк – плотность газа в сечении к-к, кг/м3.
/>
2.2.22Коэффициент уменьшения объёмов в сечении 1-1:
/> (21)
гдеkV1 – коэффициент уменьшения объёмов в сечении 1-1;
ρн– плотность газа в сечении н-н, кг/м3.
/>
2.2.23Коэффициент уменьшения объёмов в сечении к-к:
/> (22)
гдеkVк – коэффициент уменьшения объёмов в сечении к-к;
ρн– плотность газа в сечении н-н, кг/м3.
/>
2.2.24Окружная скорость в сечении 2-2, м/с:
/> (23)
гдеU2 – окружная скорость в сечении 2-2, м/с.
/>
2.2.25Окружная скорость в сечении 1-1, м/с:
/> (24)
гдеU1 – окружная скорость в сечении 1-1, м/с
λ– конструктивное соотношение.
/>
2.2.26Диаметр колеса в сечении 2-2, м:
/> (25)
гдеД2 – диаметр колеса в сечении 2-2, м;
n –частота вращения ротора об/мин.
/>
2.2.27Скорость газа в сечении 0-0, м/с:
/> (26)
гдеС0– скорость газа в сечении 0-0, м/с;
kс– расчётное соотношение.
/>
2.2.28Диаметр покрывного диска, м:
/> (27)
гдеД0– диаметр покрывного диска, м;
ξ– конструктивное соотношение;
KV1– коэффициент уменьшения объёмов в сечении 1-1.
/>
2.2.29Диаметр колеса в сечении 1-1, м:
Д1= Д0· KД, (28)
гдеД1 – диаметр колеса в сечении 1-1, м;
KД– конструктивное соотношение.
Д1= 0,448 · 1,05 = 0,471, м.
2.2.30Радиальная скорость в сечении 1-1, м/с:
С1r= U1 · tg β1n, (29)
гдеС1r – радиальная скорость в сечении 1-1, м/с;
U1– окружная скорость в сечении 1-1, м/с.
С1r= 143,5 · tg 32º =89,7 м/с.
2.2.31Погрешность в определении абсолютной скорости в сечении 1-1:
/> (30)
/>
2.2.32Относительная скорость в сечении 1-1, м/с:
/> (31)
гдеW1 – относительная скорость в сечении 1-1, м/с;
β1л– конструкторский угол на входе в колесо.
/>
2.2.33Скорость звука в сечении 1-1, м/с:
/> (32)
гдеa1 –скорость звука в сечении 1-1, м/с;
k –показатель адиабаты сжатия;
T1– температура газа в сечении 1-1, К.
/>
2.2.34Число Маха в сечении 1-1:
/> (33)
гдеМW1 – число Маха в сечении 1-1.
/>
2.2.35Момент кручения на валу ротора, Н∙м:
/> (34)
гдеМкр – момент кручения на валу ротора, Нм;
Nв– мощность на валу компрессора, кВт;
N –частота вращения ротора, 1/мин.
/>
2.2.36Минимальный диаметр вала, м:
/> (35)
гдеdmin – минимальный диаметра вала, м;
τкр– допустимое напряжение кручения вала, Н/м2.
/>
2.2.37Диаметр втулки колеса в сечении 0-0, м:
d0= ξ · Д0(36)
гдеd0– диаметр втулки колеса в сечении 0-0, м;
ξ– конструктивное соотношение.
d0= 0,45 · 0,448 = 0,202 м.
2.2.38Средний диаметр вала, м:
dв= d0– 0,02, (37)
гдеdв – средний диаметр вала, м.
dв= 0,202 – 0,02 = 0,182 м.
2.2.39Первое критическое число оборотов, 1/мин:
/> (38)
гдеnкр1 – первое критическое число оборотов, 1/мин;
i –действительное число ступеней компрессора;
Д2– диаметр колеса в сечении 2-2, м.
/>
2.2.40Первое относительное число оборотов ротора, 1/мин:
/> (39)
гдеn1 — первое относительное число оборотов ротора, 1/мин:
/>
/>
2.2.41Второе критическое число оборотов ротора, 1/мин:
nкр2= 3,8 · nкр1, (40)
nкр2= 3,8 · 10880 = 41340, 1/мин.
2.2.42Второе относительное число оборотов ротора, 1/мин:
/> (41)
/>
2.2.43Коэффициент загромождения сечения:
/> (42)
гдеτ1 – коэффициент загромождения сечения;
δk– толщина лопатки колеса, м;
zk– число лопаток рабочего колеса.
/>
2.2.44Ширина колеса в сечении 1-1, м:
/> (43)
гдев1 — ширина колеса в сечении 1-1, м;
C1r– радиальная скорость в сечении 1-1, м/с
KV1– коэффициент уменьшения объёмов в сечении 1-1.
/>
2.2.45Радиальная скорость в сечении 2-2, м/с:
C2r= φ2r · U2, (44)
гдеC2r – радиальная скорость в сечении 2-2, м/с;
φ2r– коэффициент расхода.
C2r= 0,24 · 239,2 = 57,42 м/с.
2.2.46Окружная составляющая абсолютной скорости в сечении 2-2, м/с:
C2u= μ · φ2∞ · U2, (45)
гдеC2u – окружная составляющая скорости в сечении 2-2, м/с;
μ– коэффициент циркуляции;
φ2∞ — теоретический коэффициент закручивания.
C2u= 0,838 · 0,76 · 239,2 = 152,3 м/с.
2.2.47Абсолютная скорость газа в сечении 2-2, м/с:
/> (46)
2.2.48Расчётный угол в сечении 2-2, рад:
/> (47)
/>
2.2.49Статическая работа ступени, Дж/кг:
/> (48)
гдеlст – статическая работа ступени, Дж/кг;
lэф– эффективная работа, Дж/кг;
ηпол– политропический КПД.
/>
2.2.50Подогрев газа на участке Н-2, К:
/> (49)
гдеΔTH-2 – подогрев газа на участке Н-2, К;
k –показатель адиабаты сжатия.
/>
2.2.51Коэффициент уменьшения объёмов в сечении 2-2:
/> (50)
гдеKV2 – коэффициент уменьшения объёмов в сечении 2-2;
σ– показатель сжатия.
/>
2.2.52Коэффициент загромождения сечения 2-2:
/> (51)
гдеτ2 – коэффициент загромождения сечения 2-2;
δk– толщина лопатки колеса.
/>
2.2.53Ширина колеса в сечении 2-2, м:
/> (52)
гдеb2 – ширина колеса в сечении 2-2, м;
KV2– коэффициент уменьшения объёмов в сечении 2-2.
/>
2.2.54Относительная ширина колеса в сечении 2-2, м:
/> (53)
0,02≤ b2 ≤ 0,08.
2.2.55Радиус кривизны лопатки колеса
/> (54)
гдеBk – радиус кривизны лопатки колеса, м;
β2л– конструкторский угол на выходе из колеса;
β1л– конструкторский угол на входе в колесо.
/>
2.2.56Радиус начальной окружности лопатки колеса, м:
/> (55)
гдеRk – радиус начальной окружности лопатки колеса, м.
/>
2.2.57Диаметр диффузора в сечении 3-3, м:
Д3= 1,05 · Д2 = 1,05 · 0,557 = 0,585 м. (56)
2.2.58Диаметр диффузора в сечении 4-4, м:
Д4= 1,45 · Д2 = 1,45 · 0,557 = 0,808 м. (57)
2.2.59Ширина диффузора в сечении 4-4, м:
b4= 1,2 · b2, (58)
гдеb4 – ширина диффузора в сечении 4-4, м;
b2– ширина колеса в сечении 2-2, м.
b4= 1,2 · 0,034 = 0,041 м.
2.2.60Средний угол потока в преддиффузоре:
/> (59)
гдеγ2 – средний угол потока в преддиффузоре, рад;
α2– расчётный угол в сечении 2-2, рад.
/>
2.2.61Угол установки лопаток в диффузоре в сечении 3-3:
/> (60)
2.2.62Средний угол потока газа в диффузоре:
/> (61)
2.2.63Радиус кривизны лопатки диффузора, м:
/> (62)
гдеВд — радиус кривизны лопатки диффузора, м;
Д4– диаметр диффузора в сечении 4-4, м.
/>
2.2.64Радиус начальной окружности лопатки диффузора, м:
/> (63)
гдеRд — радиус начальной окружности лопатки диффузора, м.
/>
2.2.65Коэффициент загромождения сечения 4-4:
/> (64)
гдеτ4 – коэффициент загромождения сечения 4-4;
zд– число лопаток в диффузоре;
δд– средняя толщина лопатки диффузора, м.
/>
2.2.66Скорость газа в сечении 4-4, м/с:
/> (65)
гдеC4 – скорость газа в сечении 4-4, м/с.
/>
2.2.67Диаметр нагнетательного патрубка в сечении к-к, м:
/> (66)
гдеДk – диаметр нагнетательного патрубка в сечении к-к, м;
Ck– скорость газа на выходе из компрессора, м/с;
KVk– коэффициент уменьшения объёмов в сечении к-к.
/>
2.2.68Температура газа в сечении 2-2, К:
T2= TH + ΔTH-2, (67)
T2= 288 + 10,9 = 298,9 К.
2.2.69Давление газа в сечении 2-2, кПа:
/> (68)
гдеP2 – давление газа в сечении 2-2, кПа;
P1– давление газа в сечении 1-1, кПа;
T2– температура газа в сечении 2-2, К;
Т1– температура газа в сечении 1-1, К;
σ– показатель сжатия.
/>
2.2.70Плотность газа в сечении 2-2, кг/м3:
/> (69)
гдеρ2 – плотность газа в сечении 2-2, кг/м3;
z –коэффициент сжимаемости.
/>
Заносимв таблицу параметры расчётных точек.
Таблица2.1 – Параметры расчётных точекПараметры Расчётные точки Н 1 2 К Т, К 288 286,2 299,7 320,4 P, кПа 3862 3759 4382 7301 ρ, кг/м3 29,1 28,5 31,81 37,92
KVi 0,98 0,989 1,098 1,303
Таблица2.2 – Основные геометрические размеры компрессораНаименование Обозначение Размерность Величина Конструкторский угол на выходе из колеса
β2л град 45 Конструкторский угол на входе в колесо
β1л град 32 Толщина лопатки колеса
δк м 0,005 Толщина лопатки диффузора
δд м 0,01 Угол установки лопатки диффузора на выходе
α4 град 23,1 Диаметр покрывного диска в сечении 0-0
D0 м 0,448 Диаметр колеса в сечении 1-1
D1 м 0,471 Диаметр колеса в сечении 2-2
D2 м 0557 Диаметр втулки колеса в сечении 0-0
d0 м 0,202 Средний диаметр вала
dв м 0,182 Ширина колеса в сечении 1-1
b1 м 0,031 Ширина колеса в сечении 2-2
b2 м 0,034 Радиус кривизны лопатки колеса
Bk м 4,242 Радиус начальной окружности лопатки колеса
Rk м 1,828 Диаметр диффузора в сечении 3-3
D3 м 0,585 Диаметр диффузора в сечении 4-4
D4 м 0,808 Ширина диффузора в сечении 4-4
b4 м 0,041 Угол установки лопатки в диффузоре
α4 рад 0,403 Радиус кривизны лопатки в диффузоре
Bд м 0,392 Радиус начальной окружности лопатки в диффузоре
Rд м 0,365 Диаметр нагнетательного патрубка в сечении к-к
Dk м 0,435
2.3 Треугольники скоростей для ступени в масштабе навходе и на выходе
Расчётведём согласно работе [1]
Навходе:
Масштабскоростей
μV= 169,3/60 = 2,82 (м/с)/мм
/>
С1= 90,0 м/с
U1= 143,5 м/с
W1= 169,3 м/с
Β1л= 32˚
/>
Рисунок2.1 — треугольник скоростей в ступени на входе
Навыходе:
Масштабскоростей
μV= 239,2/100 = 2,4 (м/с)/мм
С2r= 57,42 м/с
С2u= 152,3 м/с
С2= 162,8 м/с
U2= 239,2 м/с
α2=19,40
/>
Рисунок2.2 – треугольник скоростей в ступени на выходе
3. Описание и принцип работы газоперекачивающего агрегата
/>3.1Газоперекачивающий агрегат типа ГПА Ц-6,3 Б 56/1,45
3.1.1 Назначение
Газоперекачивающие агрегаты типаГПА-Ц-6, ЗБ представляют собой блочные, комплектные автоматизированные установкис газотурбинным авиационным приводом НК-14СТ серии 02 мощностью 6,3 МВт.Предназначены для транспортирования природного газа по магистральнымгазопроводам, а также для использования на дожимных компрессорных станциях.
Газоперекачивающийагрегат является унифицированным и в зависимости от конструкции проточной частинагнетателя может быть использован при конечном давлении 5,6 (56) МПа
Агрегат обеспечиваетнормальную работоспособность при температуре окружающего воздуха от 233 К(минус 40°С) до 318 К (+45 °С).
Сжимаемый газ – природный, некоррозионный, взрывоопасный. Состав итермодинамические свойства расчётного природного газа приведены в ГОСТ23194-83.
Запылённость газа, поступающего в нагнетатель, не должна превышать 5мг/м3, размер механических частиц – не более 40 мкм
Максимальная влажность газа на всасывании – состояние насыщения приотсутствии капельной влаги.
Температура газа на всасывании от 233 К до 318 К (от -40°С до+45°С).
Тип компрессора — двухступенчатый центробежный нагнетатель с вертикальнымразъемом, спроектированный для параллельной работы в группе или для одногоагрегата. Основные параметры нагнетателя приведены в ГОСТ 23194—83.
Тип приводного двигателя—НК-14СТ серии 02 ТУ 1-01-0714—83; авиационный,турбовальный, с силовой турбиной, укомплектованный двумя насосами марки 888 СТ.
Система смазки и уплотнения агрегата состоит из двух частей. — Системасмазки двигателя—циркуляционная под давлением с воздушным охлаждением;
— Системасмазки и уплотнения нагнетателя — циркуляционная под давлением с воздушнымохлаждением.
Отборы воздуха от двигателя НК-14СТ, кг/с (кг/ч): на эжектор обдува статорасиловой турбины—0,1 (360); для обогрева контейнеров—0,1 (360); на подогревциклового воздуха—0,3 (1080).
Входной диффузор двигателя НК-14СТ оборудован коллектором для промывки проточнойчасти двигателя.
3.1.2 Состав
1.Турбоблок 2.Блок систем обеспечения
3.Блок маслоохладителей с шумоглушителем всасывания
4.Устройство выхлопное 5.Устройство воздухоочистительное
6. Шумоглушитель выхлопа 7. Система подогрева циклового воздуха
8. Система обогрева 9. Система пожаротушения
10. Коллектор дренажа 11. Система масляная
12. Автоматизированная система управления комплектуется установкойА-705-15-06.
3.1.3Устройство
Агрегат представляет собой установку, состоящую из стыкуемых между собой наместе эксплуатации отдельных блоков.
Монтаж агрегата на компрессорной станции осуществляется на специальномфундаменте.
Базовой сборочной единицей агрегата является турбоблок, в контейнерекоторого размещены нагнетатель с газотурбинным двигателем НК-14СТ авиационноготипа.
На опорах внутри контейнера над турбоблоком установлено устройствовыхлопное, предназначенное для выброса выхлопных газов от приводного двигателя.
На верхнюю опорную поверхность каркаса устройства выхлопногоустанавливается шумоглушитель, используемый для глушения шума выхлопа.
Для удобства обслуживания агрегата и выполнения требований техникибезопасности вспомогательное оборудование (маслобаки и маслоагрегаты, установкапожаротушения УАГЭ-8, щиты автоматизированной системы управления и др.)размещено в отдельном блоке систем обеспечения .
Для охлаждения масла, циркулирующего в системе маслоснабжения агрегата,предназначен блок маслоохладителей, расположенный на одной раме сшумоглушителем всасывания и установленный на блоке систем обеспечения.
Забор и очистка от пыли атмосферного воздуха для приводного двигателяосуществляются через ВОУ 7, установленного на блоке маслоохладителей.
После ВОУ поток очищенного воздухачерез шумоглушитель всасывания поступает в камеру всасывания на вход осевогокомпрессора приводного двигателя.
Система подогрева циклового воздуха обеспечивает защитувоздухоочистительного устройства от обледенения. Для обогрева блоков и отсековагрегата во время проведения пусконаладочных или регламентных работ в холодноевремя года агрегат снабжен системой обогрева. Слив отработанного масла споддонов агрегата осуществляется через коллектор дренажа. Автоматизированнаясистема управления агрегатом обеспечивает работу на всех режимах безпостоянного присутствия обслуживающего персонала возле агрегата.
/>3.2 Принципработы
Перекачиваемый газ по газопроводу через всасывающий патрубок поступает навход двухступенчатого центробежного нагнетателя, где происходит его сжатие, и выбрасываетсячерез нагнетательный патрубок в магистральный газопровод.
В качествепривода нагнетателя используется стационарный газотурбинный двигатель НК-14СТавиационного типа, работающий на перекачиваемом газе. Выполнен по двухвальнойсхеме со свободной силовой турбиной.
Очищенныйв воздухоочистительном устройстве агрегата воздух поступает в осевой компрессордвигателя, где он сжимается и поступает в камеру сгорания. Одновременно вкамеру сгорания через рабочие форсунки подается топливо (природный газ). Изкамеры горячие газы направляются на лопатки турбины компрессора, а затем погазовводу — на силовую турбину.
Мощностьтурбины компрессора расходуется на вращение самого компрессора и приводовагрегатов, а мощность силовой турбины — на привод ротора нагнетателя и напривод ее агрегатов. Механическая связь между силовой турбиной и роторомнагнетателя осуществляется через полый торсионный вал. Отработанные газы черезулитку, выхлопное устройство и шумоглушитель выхлопа выбрасываются в атмосферу.Агрегат снабжен различными вспомогательными системами, обеспечивающиминадежность его работы при установке на открытых площадках при температуреокружающего воздуха от 233 К (- 40°С) до 318 К (+45 °С).
4.Автоматизация нагнетателей
4.1 Общие данные
Центробежныйнагнетатель Ц6,3Б/56-1,45 оборудован системой автоматик, позволяющей создатьсистему комплексной автоматизации компрессорной станции с использованиемэлектронно-вычислительной техники, что обеспечивает облегчение в обслуживаниигазомотокомпрессора во время работы, повышение его надёжности.
Объёмавтоматизации нагнетателя Ц6,3Б/56-1,45 соответствует высшей (четвёртойклассификации) степени.
Системаавтоматики обеспечивает автоматическое управление нагнетателем с агрегатного идистанционного щитов, а также контроль, сигнализацию и защиту по рабочимпараметрам в процессе работы нагнетателя без постоянного присутствияобслуживающего персонала.
Контрольно-измерительныеприборы нагнетателя в основной своей массе входят в состав систем, носуществует набор показывающих контрольно-измерительных приборов, которые невходят в состав системы автоматики, по месту установки могут быть разделены надве группы: приборы, установленные на нагнетателе, и приборы, установленные насистемах нагнетателя вне его габаритов.
Рассмотримпервую группу. Для контроля давления топливного газа перед газорегулирующимклапаном используется манометр, установленный на трубе подвода топливного газас пределом измерений от 0 до 10 МПа, класс точности – 2,5.
Давлениемасла в упорном и опорном подшипниках измеряется тремя манометрами,установленными по правой опоре фундамента, с пределом измерений от 0 до 10 МПа,класс точности – 2,5.
Температурагаза на выходе из компрессора замеряется ртутными термометрами, установленныминепосредственно на нагнетательном патрубке. Шкала делений от 0 до 100˚С,цена деления — 1˚С.
Температураподшипников измеряется тремя ртутными термометрами со шкалой от 0 до 100˚Си ценой деления в 1˚С.
Осевойсдвиг ротора измеряется с помощью датчика осевого сдвига, установленного сторца компрессора. Частота вращения вала компрессора измеряется иконтролируется сигнализатором предельной частоты вращения.
Рассмотримвторую группу приборов. Давления масла до и после маслоохладителя замеряютсядвумя манометрами (на каждый маслоохладитель), с пределом измерений 0 ÷10 кгс/см2, класс точности – 2,5. Давление газа на входе регулятора давленияизмеряется одним манометром, с пределом измерений от 0 до 25 кгс/см2, классточности – 2,5.
4.2 Аварийные остановки состравливанием и без стравливания
4.2.1Аварийные остановки без стравливания
1. Негерметичность ДГ-12
2. Самопроизвольная перестановка крана 12
3. Низкое напряжение в сети постоянного тока 220В
4. Т масла на выходе ПОПН > 80
5. Т масла на выходе ЗОПН > 80
6. Т масла Н > 65
7. Т масла Д > 85
8. Т газа на выходе Н > 90
9. Р масла смазки ВС-12
10. Р масла на выходе ТК
11. Р масла на входе ДГ-12
12. Р топливного газа
13. Разрежение во всасывающей камере ВОУ > 0,8
14. Виброскорость узлов Д > 60
15. Вибросмещение Н > 80
16. Нет зажигания
17. Открытие КПВ 1…5 на режиме
18. Неоткрытие КПВ 1,5 при НО
19. Превышение времени работы ВС-12
20. Частота вращения ВС-12 > 5200
4.2.2АО со стравливанием
1. Пожар в отсеке Д, Н, МА,
2. Помпаж Д
3. Помпаж Н
4. Осевой сдвиг ротора Н
5. Т газа на выходе СТ > 620
6. Частота вращения ротора СТ > 9000
7. Низкий уровень масла в МБД
8. Низкий уровень масла в МБН
9. Частота вращения ротора СТ > 9000
10. АО от кнопки
11. Р масла смазки
12. Δ М-Г
13. Самопроизвольное открытие кранов 1,2,6
4.3 Расчет критических параметров
4.3.1Расчет критического давления нагнетания.
/> МПа; (70)
где/> -критическоедавление нагнетания,
/> -номинальноедавление.
4.3.2Расчет критического давления всасывания.
/> Мпа; (71)
где/> -критическое давлениевсасывания,
/> -начальное давление.
4.3.3Расчет критической температуры газа.
/> °С; (72)
где/> -критическая температура,
/> -конечная температура.
Заключение
В работе приведён расчётБерезанской компрессорной станции, оборудованной четырьмя нагнетателями типаЦ6,3Б/56-1,45, один из которых используется как резервный.
По расчётам видно, чтомощности установленных газоперекачивающих агрегатов достаточно для нормальногофункционирования компрессорной станции и выполнения стоящих перед ней задач.
В работе проведенытехнические расчёты станции, описание эксплуатации станции и системыавтоматики.
Благодаря системеавтоматизации параметры всех узлов и систем нагнетателя находятся подпостоянным контролем вычислительной техники, которая передаёт на экраноператора значения всех контролируемых параметров. Эта система также даётвозможность оператору управлять ГПА находясь на своём рабочем месте за ЭВМ.
Газоперекачивающиеагрегаты с системой автоматизации являются более надёжным в работе и приконтроле рабочих параметров решением для оснащения газокомпрессорных станций.Эта система облегчает работу обслуживающего персонала, помогает быстрейопределить возникающие неисправности, а при необходимости может произвестиаварийную остановку ГПА, что делает его работу значительнее безопасней.
Списокиспользованной литературы
1. Черкасский В.М. «Насосы, вентиляторы, компрессоры»-М.: Энергоатомиздат, 1984. – 210с.
2. Страхович К.И., Френель М. И. «Компрессорные машины»–М.: Госиздат, 1961 –301С.
3. Шлипченко З.С. «Насосы, вентиляторы, компрессоры»-Киев: Техника, 1976. – 368с.
4. Шерстюк А.Н. «Насосы, вентиляторы, компрессоры»-М: Высшая школа, 1972. – 344с.