Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Пояснительная записка

По дисциплине «Основы эксплуатации оборудования КС»

Тема: Эксплуатация основного и вспомогательного оборудования КЦ - 4 «Комсомольского ЛПУ»

Годовский Д.А.

Уфа 2016



Содержание

Введение

1. Технологическая схема КЦ - 4 с ГПА типа ГТК -10-4

2. Компоновка и основные параметры ГТК-10-4

3. Устройство и принцип действия ГТК-10-4

3.1 ГТК-10-4

3.2 Принцип работы установки ГТК-10-4

3.3 Центробежные нагнетатели

4. Правило пуска и остановки ГТК-10-4

4.1 Пуск ГПА

4.2 Нормальная остановка двигателя

4.3 Аварийная остановка двигателя

4.4 Вынужденная остановка двигателя

5. Расчет режима работы КС

5.1 Теплофизические характеристики природных газов

5.2 Плотность, приведенная к условиям входа, определяется по формуле

5.3 Находим число нагнетателей в группе по формуле

5.4 Определяем степень повышения давления по формуле

5.5 Проверка выполнения условия

5.6 Расчет топливного газа

Заключение

Список использованных источников

Приложение



Введение

Целью данного курсового проекта является изучение эксплуатации основного и вспомогательного оборудования КЦ-4 Комсомольского ЛПУ и расчет режима работы КС. центробежный нагнетатель двигатель газ

Рассматривается технологическая схема КЦ - 4, описание и технические характеристики ГТК-10-4 с нагнетателями. Рассматривается устройство и принцип действия ГТК-10-4 с нагнетателями 370 -18-1. Также рассмотрены правила пуска и остановки ГТК - 10-4.

Графическая часть содержит технологическую схему КЦ - 4,приведенные характеристики нагнетателя.



1. Технологическая схема КЦ - 4 с ГПА типа ГТК -10-4

Соединенные в определенной последовательности и по определенным правилам газоперекачивающие агрегаты (ГПА), трубопроводы, пылеуловители, аппараты воздушного охлаждения (АВО) и технологические краны различных диаметров образуют технологическую схему компрессорного цеха (КЦ).

КЦ №4 обслуживает газопровод Комсомольского ЛПУ

В КЦ осуществляются следующие технологические процессы:

очистка газа от механических примесей; сжатие газа;

охлаждение газа; измерение и контроль технологических параметров;

управление режимом газопровода;

изменение числа и режимов работы газоперекачивающего агрегата.

ГТК-10 установлены в общих машзалах с "подвальной" компоновкой оборудования. Площадки обслуживания турбогруппы расположены на высоте 4,8 м.

ГТК-10-4 служит для привода ЦБН типа 370-18-1 на давлении 76 кгс/см2, работающих на отечественных газопроводах, отличается от первых двух модификаций вертикальной камерой сгорания.

В КЦ с тремя ГТК-10-4 газ подается с узла подключения магистрального газопровода по подводящему трубопроводу диаметром 1400 мм в коллектор, диаметром 1000 мм. В пылеуловителях установки газ очищается от пыли и конденсата и поступает во внутриплощадочные коллекторы. Пыль и конденсат из пылеуловителей собирают в дренажную емкость. Из двух коллекторов КЦ газ поступает в нагнетатели ГПА, где производится его компримирование до расчетного давления. Далее газ по трубопроводам поступает на установку охлаждения газа через коллектор, и, пройдя через воздушные холодильники, возвращается в магистральный газопровод.



2. Компоновка и основные параметры ГТК-10-4

Рисунок 2.2 Компоновка КЦ

На КЦ-4 установлено 3 агрегата ГТК-10-4.

Газоперекачивающий агрегат ГТК-10-4 состоит из двух основных частей:

газотурбинной установки ГТК-10-4;

центробежного нагнетателя 370-18-1.

Технические характеристики ГТК-10-4 приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1- Технические характеристики ГТК-10-4.

Наименование характеристик	ГТК-10-4
1	2
Номинальная мощность, МВт	10
Давление наружного воздуха, атм	1,033
Температура наружного воздуха	15
Температура газа перед турбиной	780
Частота вращения ротора силовой турбины, об/мин	4800
Эффективный КПД ГТУ	28%
Обороты ТВД	5800
Обороты отключения турбодетандера	2500
Масса, тонн	56
Общий ресурс, тыс.часов	100
Число ступеней компрессора	10
Степень сжатия воздуха	4,6
Расход воздуха	310 т/час
Маслосистема циркуляционная под давлением	сорт масла Тп-22



3. Устройство и принцип действия ГТК-10-4

3.1 ГТК-10-4

Pисунок 2.1 Конструкция ГТК-10-4.

1 -Турбодетандер; 2 -масляный насос; 3 -валоповоротное устройство; 4 -подшипник опорно-упорный осевого компрессора; 5 -ротор осевого компрессора турбины высокого давления; 6 -подшипник опорный турбины высокого давления; 7 -подшипник опорный турбины низкого давления; 8 -ротор турбины низкого давления; 9 -маслобак.

3.2 Принцип работы установки ГТК-10-4

ГТУ называют установку, состоящую из основных элементов воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины системы смазки, топливной системы, контроля и защиты, системы уплотнения вала центробежного насоса ЦБН.

В состав входят общестанционные системы: пускового газа; топливного газа; импульсного газа; электроснабжения; противопожарная; вентиляции; и.т.д.

Рассмотрим работу установки ГТК-10-4 на тепловой схеме, беря за основу стандартную атмосферу: температура наружного воздуха +15 0С, давление наружного воздуха 1,033 атм.

Атмосферный воздух засасывается через фильтр с параметрами давлением P=0,1033 МПа, с температурой +15 0С, с количеством воздуха G=310 т/час и поступает во всасывающую камеру, плавно разворачивается и обтекает входные направляющие лопатки (ВНА), которые направляют поток воздуха на рабочие лопатки компрессора первой ступени под углом 100-150С для плавного их обтекания во избежание помпажа. Далее воздух поступает на направляющие лопатки (НЛ) статора, задача которых направить поток воздуха сжатого в первой ступени на рабочие лопатки второй ступени под углом 100-150С и так далее включая 10 ступеней компрессора. После 10 ступени сжатый воздух в компрессоре поступает на лопатки спрямляющего аппарата (СА) задача которого направить воздух в нагнетательную камеру с меньшим гидравлическим сопротивлением. Из нагнетающей камеры сжатый воздух имеет следующие параметры давление P=0,46 МПа, T=1980C, G=310 т/час и поступает по трубопроводу в воздухоподогреватель, где проходит через решетки, обогреваемые выхлопными газами из системы выхлопа двигателя. Воздух выходит из воздухоподогревателя со следующими параметрами P=0,45 МПа, T=4140C, G=307 т/час и подходит по трубопроводу к камере сгорания. В камеру сгорания поступает сжатый воздух, пусковой и топливный газы, где происходит горение газовоздушной смеси. В результате сгорания в камере сгорания и смешивания с вторичным потоком воздуха и продукты сгорания приобретают следующие параметры P=0,433 МПа, T=8000C, G=310 т/час. Далее продукты сгорания поступают на лопатки спрямляющего аппарата турбины высокого давления ТВД, которые направляют их на рабочие лопатки турбины ТВД, где они отдают часть своей энергии на вращение турбины высокого давления. ТВД устанавливается на конце турбокомпрессора и приводит во вращение компрессор, который сжимает воздух. Оставшаяся энергия продуктов сгорания поступает на лопатки спрямляющего аппарата турбины низкого давления ТНД, которые направляют продукты сгорания на рабочие лопатки турбины низкого давления. Турбина низкого давления крепится на силовом валу, на другом конце вала через переходную муфту соединяется с нагнетателем, который служит для перекачки газа. Далее продукты сгорания через диффузор и 2 выхлопных патрубка по трубопроводу подходит к воздухоподогревателю с параметрами P=0,105 МПа, T=5070C. Проходя через воздухоподогреватель продукты сгорания, отдают часть тепла для нагрева решеток воздухоподогревателя. Продукты сгорания выходят из подогревателя с параметрами P=0,101 МПа, T=3030C, G=310 т/час и отводятся в выхлопную трубу. При прохождение продуктов сгорания через воздухоподогреватель они отдают часть тепла для подогрева воздуха, входящего в камеру сгорания, при этом температура воздуха повышается на ДT=2000C.

3.3 Центробежные нагнетатели

Центробежный нагнетатель Н-370-18-1 предназначен для сжатия природного газа, транспортируемого по магистральным газопроводам при температуре газа до минус 15(С и воздуха до минус 50С). Привод нагнетателя осуществляется от газотурбинной установки мощностью 10 Мвт.

Работа нагнетателя допускается по следующим схемам:

один нагнетатель:

два последовательно работающих нагнетателя:

три последовательно работающих нагнетателя:

параллельная работа одиночных нагнетателей, а также групп последовательно включённых нагнетателей.

Регулирование режимов работы нагнетателя осуществляется изменением частоты вращения силового вала газовой турбины в диапазоне от 55 до 83,33 (от 3300 до 5000 об/мин), (от границы помпажа до степени повышения давления 1,08)

Пуск нагнетателя производится под полным давлением компримируемого газа. Направление вращения ротора нагнетателя - правое, т.е. по часовой стрелке, если смотреть со стороны привода.

Вал ротора нагнетателя жёсткий, первая критическая частота вращения ротора нагнетателя при прямой процессии - 6200 об/мин.

Сорт масла: масло турбинное марки Тп-22 ГОСТ 9972-74

Центробежный нагнетатель 370-18-1

Рисунок 3.2 - Конструкция нагнетателя

Нагнетатель 370-18-1 выполнен в виде одноступенчатой центробежной машины с консольно-расположенным рабочим колесом и тангенциальным подводом и отводом газа. Основные элементы нагнетателя: ротор, подшипники, диффузор, уплотнения и другие - заключены в специальную гильзу, устанавливаемую в корпус. Стальной литой корпус нагнетателя без горизонтального разъема, цилиндрической формы, закрывается крышкой, на которой смонтированы всасывающая и сборная кольцевые камеры. Система лабиринтного и масляного уплотнений обеспечивает надежную защиту от проникновения газа в помещения компрессорного цеха. Регулирование режима работы нагнетателя осуществляется изменением скорости вращения силового вала газотурбинной установки. Работа нагнетателя возможна по следующим схемам: один нагнетатель; два последовательно работающих нагнетателя; три последовательно работающих нагнетателя; параллельная работа одиночных нагнетателей, а также групп последовательно включенных нагнетателей. Нагнетатель 370-18-1 отличается высокой экономичностью по всей рабочей зоне характеристики.

Основные технические параметры нагнетателя приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Технические параметры 370-18-1.

Наименование параметров	370 -18-1
1	2
Коммерческая производительность, млн. м3/сутки	37
Объемная производительность одного или первого из двух работающих последовательно нагнетателей, м3/мин	370; 455
Конечное давление газа, МПа	7,6
Начальное давление при входе во всасывающий патрубок одного или первого из двух работающих последовательно нагнетателей, Мпа	6,2;5,7
Политропный КПД нагнетателя не менее	0,95
Степень сжатия	1,23
Масса нагнетателя,т	23



4. Правило пуска и остановки ГТК-10-4

4.1 Пуск ГПА

Пуск ГПА является самым ответственным этапом в организации эксплуатации компрессорной станции. Это связано с тем, что при пуске ГПА одновременно включается в работу очень большое количество систем как самого агрегата, так и вспомогательных систем КС, от подготовки и правильной настройки которых зависит, насколько надежно этот пуск осуществляется. В процессе трогания роторов ГТУ начинают расти динамические нагрузки, возникают термические напряжения в узлах и деталях от прогрева ГТУ. Рост теплового состояния ведет к изменению линейных размеров лопаток, дисков, изменению зазоров в проточной части, тепловому расширению трубопроводов. При трогании ротора в первый момент не обеспечивается устойчивый гидравлический клин в смазочной системе. Идет процесс перехода роторов с рабочих колодок на установочные. Компрессор ГПА близок к работе в зоне помпажа. Через нагнетатель осуществляется большой расход газа при низкой степени сжатия, что ведет к большим скоростям, особенно трубопроводов рециркуляции, что вызывает их вибрацию. В процессе запуска до выхода на режим «малого газа» валопроводы некоторых типов ГПА проходят через обороты, совпадающие с частотой собственных колебаний, т.е. через резонансные обороты.

На начальном этапе пуска вследствие неустановившегося режима или нарушений в работе системы регулирования может происходить и заброс температуры.

Из сказанного можно сделать вывод, что процесс запуска характеризуется очень большим количеством и сочетанием неустановившихся режимов работы, а также периодического их изменения.

Правильные действия персонала при пуске агрегата -- один из главных показателей уровня эксплуатации компрессорной станции. Нарушение технологии ремонта, нарушение регулировок узлов и деталей, любое неправильное действие в процессе пуска, сбои в работе защиты скажутся на пуске и обязательно приведут к нарушению алгоритма пуска и его сбою, а порою, при грубых нарушениях, и к аварийному ремонту ГТУ. Любые сбои на этапе запуска могут оказать существенное влияние и на эксплуатационные показатели в процессе работы машины.

Время пуска зависит от типа ГПА. Для стационарных ГПА оно составляет 20-30 мин, для ГПА с авиационным приводом 5-10 мин.

Для стационарных оно больше по причине необходимости обеспечения равномерного прогрева корпусных узлов и деталей ГТУ. Эти узлы и детали имеют большую массу, поэтому для обеспечения их равномерного прогрева и одинакового расширения необходимо больше времени.

Пуск ГПА осуществляется с помощью пусковых устройств. В качестве основных устройств применяются турбодетандеры, работающие в основном на перепаде давления природного газа, который предварительно очищается и редуцируется до необходимого давления. Иногда в качестве рабочего тела применяется сжатый воздух. Схема обвязки пускового устройства и топливного газа показана на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 -- Принципиальная схема системы топливного и пускового газа:

ТГ -- топливный газ; ПГ -- пусковой газ; ВЗК -- воздухозаборная камера; ТД -- турбодетандер; ОК -- осевой компрессор; КС -- камера сгорания; ТВД -- турбина высокого давления; ТНД -- турбина низкого давления; Н -- нагнетатель; РЕГ -- регенератор

Рассмотрим типовой алгоритм автоматического запуска стационарного ГПА с полнонапорным нагнетателем. При пуске ГПА можно выделить три этапа. На первом этапе раскрутка ротора осевого компрессора и турбины высокого давления происходит только благодаря работе пускового устройства, а сам алгоритм протекает следующим образом. После нажатия кнопки «Пуск» включается пусковой насос масло-смазки и насос масло-уплотнения. Открывается кран № 4 и при открытом кране № 5 осуществляется продувка контура нагнетателя, в течение 15-20 с. После закрытия крана № 5 и роста давления в нагнетателе до перепада 0,1 МПа на кране № 1 производятся открытие крана № 1, закрытие № 4 и открытие агрегатного крана № 6. При этом произошло заполнение контура нагнетателя, и такой пуск называется пуском ГПА с заполненным контуром.

Далее включается валоповоротное устройство, вводится в зацепление шестерня турбодетандера, открываются гидравлический клапан № 13 и стопорный клапан системы регулирования ГПА. Затем открывают кран № 11 и закрывается № 10 и отключается валоповоротное устройство. Агрегат начинает вращаться от турбодетандера.

Первый этап раскрутки заканчивается открытием крана № 12 и закрытием крана № 9.

На втором этапе раскрутка ротора турбокомпрессора производится совместно турбодетандером и турбиной. При достижении оборотов турбокомпрессора, достаточных для зажигания смеси ~ 400ч1000 об/мин включается система зажигания и открывается кран № 15, подающий газ на запальное устройства камеры сгорания. О нормальном зажигании сигнализирует датчик-фотореле; через 2-3 с открывается кран № 14 и начинает осуществляться подача газа на дежурную горелку. Примерно через 1-3 мин после набора температуры ~ 150-200 0С заканчивается «первый» этап прогрева, открывается регулирующий клапан на величину 1,5-2 мм и начинается второй этап прогрева, который продолжается ~ 10 мин. Затем происходит постепенное увеличение оборотов турбины высокого давления за счет открытия газорегулирующего клапана. При достижении оборотов ~ 40ч45 % от номинала турбина выходит на режим самоходности; закрываются краны № 13 и 11, открывается кран № 10. При выходе из зацепления муфты турбодетандера заканчивается второй этап раскрутки ротора.

На третьем этапе происходит дальнейший разгон ротора турбокомпрессора путем постепенного увеличения подачи газа в камеру сгорания. При этом закрываются антипомпажные клапаны осевого компрессора, турбоагрегат переходит работать с пусковых насосов на основные, приводимые во вращение уже от роторов агрегата. При увеличении частоты вращения до величины, равной частоте вращения других нагнетателей цеха, открывается кран № 2 и закрывается агрегатный кран № 6, включается табло «Агрегат в работе

Пуск агрегата запрещается:

при неисправности любой, хотя бы одной защиты на ГПА;

при не до конца собранных деталях и трубопроводов агрегата;

при повышенном перепаде масла на фильтрах, неудовлетворительном качестве масла, наличии утечек масла смазки и масла уплотнения;

при неустранении дефектов, обнаруженных на ГПА, до вывода в ремонт;

при вынужденной и аварийной остановках до устранения причины, вызвавшей остановку;

при неисправности системы пожаротушения и контроля загазованности, а также при обнаружении промасленных участков газоходов и воздуховодов.

4.2 Нормальная остановка двигателя

Нормальная остановка агрегата осуществляется в такой последовательности.

При последовательной работе агрегатов осуществляется отключение ГПА от режима работы в трассу и переход на режим «кольцо» открытием станционного крана № 6. Постепенно снижают обороты до минимальной частоты вращения валов ТНД и нагнетателей. После нажатия кнопки «НО» агрегат отключают от газопровода. При этом открываются краны № 3 и 3бис и закрываются краны № 1 и 2.

Отключение от газопровода полнонапорного ГПА происходит аналогично с разгрузкой нагнетателя открытием агрегатного рециркуляционного крана № 6.

После открытия крана № 5 газ из нагнетателя стравливается в атмосферу.

После снижения давления масла за главным маслонасосом обязательно должен включиться пусковой масляный насос (ПМН).

После остановки вала ТНД выключают ВМНУ, предварительно убедившись, что краны на трубопроводах технологического газа полностью закрыты.

После полной остановки агрегата ПМН оставляют в работе до тех пор, пока температура за ТНД не понизится до 80 °С. Если после остановки масляного насоса температура подшипников повысится до 75 °С, то вновь включают ПМН (это требование необходимо для предохранения подшипников скольжения). Для равномерного остывания роторов необходимо периодически валоповоротом проворачивать ротор ТВД до снижения температуры перед турбиной примерно до 100 °С.

Нормальная остановка агрегата производится автоматически нажатием на кнопку «Нормальная остановка» (НО) на панели управления. При этом в строгой последовательности выполняются все вышеуказанные операции, после чего электромагнитный выключатель прекращает подачу топлива и обеспечивает необходимую перестановку кранов.



4.3 Аварийная остановка двигателя

Аварийная остановка (АО) агрегата осуществляется при угрозе аварии по команде оператора или автоматически от устройств защиты, а также во всех случаях отклонений от нормального режима, создающих угрозу безопасности обслуживающего персонала или сохранности оборудования.

Аварийная остановка работающего агрегата при срабатывании системы защиты происходит в случаях:

погасания факела в камере сгорания;

повышения температуры газов за ТНД выше максимально допустимой;

повышения температуры подшипников ГПА выше максимально допустимой;

повышения частоты вращения роторов ТВД и ТНД выше предельно допустимого значения;

осевого сдвига роторов турбины и нагнетателя ( повышения давления и сигнала на ЭКМ);

понижения давления масла на смазку подшипников турбины и нагнетателя ниже допустимых значений;

появления недопустимой вибрации подшипников ГПА (значение виброскорости выше предельно допустимых значений);

понижения перепада между давлением масла и давлением газа в уплотнении нагнетателя ниже допустимого значения (перепад «масло-газ»);

самопроизвольная срабатывания кранов обвязки турбины и нагнетателя;

нерасцепления муфты турбодетандера при пуске агрегата и повышении частоты вращения ротора турбодетандера сверхдопустимой.

4.4 Вынужденная остановка двигателя

Вынужденной остановкой ГПА называется его остановка из-за повреждений (или угрозы повреждения) узлов и деталей, вследствие отказа регулирования, автоматики, маслоснабжения и других систем агрегата. Вынужденная остановка бывает аварийной и нормальной. Вынужденная аварийная остановка может быть осуществлена при нажатии кнопки аварийного останова или срабатывании защит агрегата. При этом происходит мгновенное закрытие регулирующего и стопорного клапанов.

Вынужденная нормальная остановка происходит в тех случаях, когда агрегат может быть разгружен и остановлен в соответствии с порядком нормальной остановки по инструкции завода-изготовителя.

Все остановки агрегата должны фиксироваться в журнале с указанием причины остановки и длительности выбега роторов.

Система уплотнения нагнетателя

Система уплотнения предотвращает проникновение газа в машинный зал по валу нагнетателя, поддерживает заданное превышение давления уплотняющего масла над давлением газа, а также формирует импульс для противопомпажной защиты. У нагнетателя имеются два уплотнения: лабиринтовое со стороны газовой полости и торцевое уплотнение со стороны подшипника. К торцевому уплотнению подведено масло от винтового насоса. Давление этого масла 1,5 - 3 кгс/см2 больше давления газа за лабиринтом. Вследствие этого газ не может выйти из нагнетателя в помещение. Масло, просочившееся через торцевое уплотнение, отводится в поплавковую камеру, где оно отделяется от газа и перепускается через газоотделитель в маслобак агрегата.

Схема регулирования уплотнения нагнетателя Н-370-18-1 изображена на рисунке. Масло к опорному подшипнику и к уплотнению нагнетателя 1 подается винтовыми электронасосами 4 или 5, один из которых является резервным. К винтовым насосам масло поступает охлажденным из маслосистемы агрегата с давлением 2 - 5 кг/см2.



Все масло от винтовых электронасосов, прежде чем попасть на уплотнение, пропускается через гидроаккумулятор 2, установленный над нагнетателем на 2 м выше уплотнительной камеры.

Гидроаккумулятор предназначен для обеспечения уплотнения и смазки опорного подшипника нагнетателя в течение 10 мин в случае остановки винтовых насосов, вызванный исчезновением электропитания двигателей. Этого времени достаточно для автоматической остановки агрегата и стравливания газа из нагнетателя.

Постоянная разность давлений масла и газа поддерживается регулятором перепада давления 3 за счет сброса части масла, нагнетаемого винтовым насосом в линию перед маслоохладителями.

В нагнетателе уплотняющее масло проходит в основном через опорный вкладыш подшипника и частично через торцевое уплотнение в маслосборную камеру, находящуюся под давлением газа.

Из нее масло стекает в поплавковую камеру 7 и по мере её заполнения отводится в газоотделитель 6. В газоотделителе масло разбивается на тонкие струи и растекается по перегородкам, на которых происходит выделение растворенного в масле газа.

Чистое масло скапливается в нижней части газоотделителя, через гидрозатвор направляется в бак, а выделяющейся из масла газ отводится в атмосферу через свечу диаметром 150 мм.

Для уменьшения уноса масла из маслосборной камеры в сторону колеса нагнетателя и далее в газопровод из поплавковой камеры отводят небольшое количество газа во всасывающий патрубок нагнетателя. Количество отводимого газа регулируют дросселем 8. В результате образуется поток газа, который увлекает масло из маслосборной камеры в поплавковую камеру.

Фильтр, установленный в верхней части поплавковой камеры, препятствует уносу масляных паров во всасывающую трубу нагнетателя. На случай засорения фильтра вокруг него предусмотрен обвод через вентиль 11.

Чтобы масло в поплавковой камере не переохлаждалось, особенно в зимнее время, в середину лабиринтного уплотнения добавляется более теплый газ из нагнетательного патрубка. Количество этого газа регулируют вентилем 10.

Индикация приближения режима работы нагнетателя к помпажной границе осуществляется сигнализатором помпажа 9. Импульсом для срабатывания сигнализатора является измерения соотношения перепада давлений на всасывающем конфузоре и перепада давлений на нагнетателе.

Зона помпажа характеризуется малыми перепадами давления на конфузоре при больших перепадах давления на нагнетателе.

В системе регулирования нагнетателя имеется также реле осевого сдвига ротора. Масло для реле поступает из маслосистемы турбоагрегата с давлением 5 кг/см2, которое поддерживается специальным регулятором давления «после себя»

Работа системы поддержания перепада «масло - газ» на уплотнениях осуществляется следующим образом. Когда нагнетатель не работает и не заполнен газом, запускается один из винтовых насосов. Происходит заполнение гидроаккумулятора маслом.

Шариковый и поплавковый клапаны, в верхней части гидроаккумулятора, не препятствуют вытеснению воздуха через уплотнительную камеру в нагнетатель и далее через открытую свечу в атмосферу. Шарик не может потоком воздуха подняться вверх и прижаться к седлу, а поплавок, находясь внизу, также удерживает свой клапан в открытом состоянии.

Пока идет заполнение гидроаккумулятора, отверстие для слива масла в регуляторе перепада перекрыто, потому что давление масла за насосом еще мало и не в состоянии преодолеть натяжение пружины регулятора.

После заполнения гидроаккумулятора сначала закроется поплавковый клапан, а затем и шариковый. Последний закрывается, поскольку поток масла способен подхватить шарик и прижать его к седлу.

Давление за насосом начинает расти, мембрана регулятора перепада переставляет вверх золотник, открывает сброс масла из линии от нагнетания винтовых насосов.

С ростом давления масла увеличиваются протечки через зазоры торцевого уплотнения. Протекающее масло поступает в поплавковую камеру 7 и далее через газоотделитель 6 в маслобак.

При нормально работающих уплотнениях наполнение поплавковой камеры происходит довольно медленно (примерно 1 сутки). При отсутствии избыточного давления газа в полости нагнетателя давление уплотняющего масла достигает 12 кг/см2, что регулируется дроссельным винтом регулятора.

По мере повышения давления газа мембрана регулятора смещается вниз, золотник прикрывает свое сливное отверстие, и давление масла за насосом повышается. Благодаря наличию пружины в регуляторе, давление масла будет всегда больше давления газа на 1 - 3 кг/см2.

Установка поплавкового клапана исключает образование газовой подушки в гидроаккумуляторе и обеспечивает быстрое его заполнение при пусках.

О качестве работы уплотнения можно судить по интенсивности поступления масла в поплавковую камеру. С этой целью закрывают вентиль на линии выпуска масла в газоотделитель и наблюдают по указателю уровня, как быстро набирается масло в поплавковой камере. Работа уплотнения считается нормальной, если подъём уровня на 10 мм произойдет за время не менее 20 мин.

Постоянный перепад между давлением уплотняющего масла и давлением газа за лабиринтом поддерживается регулятором. Для определения расхода масла через уплотнение используется вентиль, помещенный на поплавковой камере. Если этот вентиль перекрыть, то масло будет скапливаться в камере. По изменению уровня можно судить о количестве масла, поступающего из уплотнения.

В случае остановки или выхода из строя винтовых насосов, масло на уплотнение подводится из аккумулятора, смонтированного на нагнетателе. Этим маслом опорный подшипник смазывается в продолжение времени (около 10 мин.), необходимого для отключения нагнетателя от газопровода, сброса из нагнетателя газа и выбега ротора.

Винтовые насосы заполняют аккумулятор при пуске агрегата, до подачи к нагнетателю газа. Воздух (газ) из аккумулятора вытесняется через шариковый обратный и поплавковый клапаны в верхнюю, незаполненную маслом часть магистрали, сообщавшей газовое пространство поплавковой камеры с уплотнительной полостью нагнетателя. После заполнения аккумулятора маслом, сначала поплавковый, а затем шариковый клапан закрываются.

Давление масла подаваемого на уплотнение, возрастает. В регуляторе перепада золотник отжимается кверху, сливая часть масла и приостанавливая рост давления.

При заполнении нагнетателя газом в уплотнении повышается давление. Через поплавковую камеру оно передается на регулятор перепада. Золотник регулятор, прикрывая слив, поддерживает заданный перепад давлений.

Электроблокировка системы уплотнения автоматически включает резервный насос при аварийном уменьшении перепаде давлений масла и газа. Если необходимый перепад не восстанавливается и в этом случае, то блокировка останавливает агрегат и отключает нагнетатель от газопровода.



5. Расчет режима работы КС

Исходные данные для расчёта:

Месторождение Комсомольское сеноман, КЦ-4 с ГПА типа ГТК-10-4 с нагнетателем типа 370 -18-1.

Q = 96,8 млн.м3/сут

Pк = 5,57 МПа

Pн = 6,99 МПа

Tк = 290 К

Твозд = 280 К

Таблица 5 - Свойства компонентов газа месторождения Комсомольское сеноман [6]

	CH4	C2H6	C3H8	C5 H12	CO2	N2
, %	97,2	0,12	0,01	0,01	0,1	2,5
М,кг/моль	16,0143	30,070	44,097	72,150	44,010	28,135
с, кг/м3	0,6682	1,2601	1,8641	3,174	1,8393	1,3311
Т, К	190,555	305,83	369,69	469,39	304,2	126,2
Р, Мпа	4,5988	4,88	4,25	3,364	7,386	3,39

5.1 Теплофизические характеристики природных газов

Молярную массу природного газа М, кг/кмоль, вычисляют на основе компонентного состава по формуле:

где xi - концентрация i-го компонента газа, доли ед.;

Мi - молярная масса i-го компонента газа, определяемая по ГОСТ 30319.1.

М = (97,2*16,0143 + 0,12*30,07 + 0,01*44,097 + 0,01*72,150 + 0,1*44,010+2,5*28,135) / 100 = 16,36 кг/кмоль.

Tпк, Pпк- псевдокритические температура и давление, К и МПа соответственно.

Тпк = (97,2*190,555 + 0,12*305,83 + 0,01*369,82 + 0,01*469,39 + 0,1*304,2+2,5*126,2) / 100 = 189,12 К.

Рпк = (97,2*4,5988 + 0,12*4,88 + 0,01*4,25 + 0,01*3,364+ 0,1*7,386+2,5*3,39) / 100 = 4,6 МПа.

Давления газа на входе (выходе) компрессорного цеха (во входном и выходном патрубках компрессора или первого (последнего) в группе последовательно соединенных компрессоров) вычисляют по формулам

Рвх = Рк - дРвх (5.3)

Рвых = Рн + дРвых (5.4)

где дР - потери давления в трубопроводах и оборудовании на входе (выходе) КЦ, МПа [4,24].

Рк, Рн - давления газа в прилегающих линейных участках (на узле подключения КЦ), МПа.

Рвх1 = 5,57 - 0,12 = 5,45 МПа,

Рвых1 =6,99 + 0,07 = 7,06 МПа.



Находим приведенные температуру и давление по формулам:

(5.5)

где Tпр, Pпр - приведенные температура и давление, К и МПа соответственно;

T1н = Тк, Р1н - температура и давление в конце участка, К и МПа соответственно;

Коэффициент сжимаемости природных газов при давлениях до 15 МПа и температурах 250-400 К, вычисляет по формуле:

(5.8)

где z - коэффициент сжимаемости природного газа;

(5.9)

(5.10)



5.2 Плотность, приведенная к условиям входа, определяется по формуле

(5.11)

где R - газовая постоянная, кДж/(кг·К)

5.3 Находим число нагнетателей в группе по формуле

(5.13)

где np - число нагнетателей, шт.;

Qкс - коммерческая производительность станции, млн. м3/сут;

Qн - номинальная подача нагнетателя, млн. м3/сут.



Уточняем номинальную подачу нагнетателя из формулы (5.13) получаем:

(5.14)

Вычисляем подачу нагнетателя, приведенную к условиям всасывания, по формуле:

(5.15)

где Q1н - подача нагнетателя, приведенная к условиям всасывания, м3/мин;

5.4 Определяем степень повышения давления по формуле

(5.12)

Нагнетатель неполнонапорный, следовательно, на станции нагнетатели соединены параллельно.

Снятие параметров с газодинамической характеристики нагнетателя.

При неизвестных оборотах нагнетателя, задаемся значениями оборотов, при которых нагнетатель работает в рабочей зоне. Для каждого определяем:

- приведенное отношение фактических к номинальным оборотам по формуле

(5.16)

где - приведенное отношение фактических к номинальным оборотам;

n - фактическое значение оборотов, об/мин;

n0 - номинальное значение оборотов, об/мин;

zпр, Tпр, Rпр - приведенные значения коэффициента сжимаемости природного газа, температуры и давления соответственно.

n ,об/мин	(n/nн)
4000	0,83	439,08
4400	0,92	399,16
4800	1,006	368,01
5000	1,047	351,2

- приведенную подачу нагнетателя по формуле:

(5.17)

где Qпр - приведенная подача нагнетателя, м3/мин.



По полученным данным строим график зависимости Qпр((n/n0)пр) на приведенной характеристике нагнетателя (рисунок 5.1). Соединяем плавной кривой эти точки. На полученной кривой откладываем свою рабочую точку с известной степенью сжатия.

Получаем при е=1,24;

зпол=0,840;

Вычисляем внутреннюю мощность по формуле:

(5.18)

где Ni - внутренняя мощность;

- приведенная относительная внутренняя мощность.

Мощность на муфте определяется по формуле



(5.19)

змех = 1 - 100/ Ne0; (5.20)

где NН - мощность на муфте, кВт;

KN - коэффициент технического состояния ГТУ (по мощности), KN =0,95;

?мех - механические потери;.

змех = 1 - 100/9523 = 0,99

Вычисляем температуру газа на выходе из нагнетателя:

Проверяем условие устойчивости работы:

Так как S=13,04% > 10%, то условие устойчивости выполняется.

Располагаемая мощность ГТУ определяется по следующей формуле:

(5.20)

где Neр - располагаемая мощность, кВт;

- номинальная мощность ГТУ, кВт из таблицы;

KN - коэффициент технического состояния ГТУ (по мощности), KN =0,95 [7];

Кt - коэффициент, учитывающий влияние температуры атмосферного воздуха, K, рассчитывается по формуле

(5.21)

Та - расчетная температура атмосферного воздуха на входе ГТУ, К;

Ta = 280 + 5 = 285 K

kt - коэффициент, равный 3,7 [4];

Кy - коэффициент, учитывающий наличие утилизатора тепла, принимаем равный 0,985 [4];

Kpa - коэффициент, учитывающий влияние высоты над уровнем моря, принимаем равным 0,988 [4];

Kn - коэффициент влияния относительной скорости вращения ротора силовой турбины; обычно учитывается в составе коэффициента KN, т.е. принимается равным Kn = 1,0;

(5.22)

5.5 Проверка выполнения условия

(5.23)



9446 кВт>8599кВт, турбина может развить необходимую мощность.

5.6 Расчет топливного газа

Номинальный расход топливного газа определяется по формуле

(5.24)

где qТГ0 - номинальный расход топливного газа, тыс. м3/ч;

зe - номинальный КПД ГТУ;

QТС = 32550 кДж/м3 - теплота сгорания топливного газа.

Расход топливного газа ГТУ вычисляется по формуле

(5.25)

где - расход топливного газа, тыс. м3/ч;

Ктг - коэффициент технического состояния ГТУ=1,2.

тыс. м3/ч;

тыс. м3/ч;

Расход топливного газа для цеха при полной загрузке всех агрегатов:

(5.26)



где - количество рабочих ГПА;

- время расчетного периода, =24ч.

Qтгкц = 3·4,21·24·10-3 = 0,303 тыс. м3/ч.



Заключение

В курсовом проекте была рассмотрена эксплуатация основного и вспомогательного оборудования КЦ-4 Комсомольского ЛПУ . Была рассмотрена технологическая схема КЦ-4 с ГТК-10-4 с нагнетателями Н370-18-1, правило пуска и остановки ГПА. Произведен расчет режима работы КЦ. Реализованы следующие компетенции:ПК-3-Способностью эксплуатировать и обслуживать технологическое оборудование, используемое при строительстве,ремонте,реконструкции и восстановлении нефтяных и газовых скважин,добыче нефти и газа, сборе и подготовке скважинной продукции, транспорте и хранении углеводородного сырья.Пк-9-Способность осуществлять оперативный контроль за техническим состоянием технологического оборудования, используемого при строительстве, ремонте, реконструкции и восстановлении нефтяных и газовых скважин ,добытии нефти и газа, сборе и подготовке скважинной продукции, транспорте и хранении углеводородного сырья.

Графическая часть содержит два чертежа:

1. Технологическая схема КЦ-4.

2. Приведенные характеристики нагнетателя.



Список использованных источников

1. Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций: Учебник для вузов/ А.М. Шаммазов, В.Н. Александров, А.И. Гольянов и др. М.: ООО «Недра - Бизнесцентр», 2003. 404 с.

2. Козаченко А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов.Учебное пособие для ВУЗов.-Москва, 1999.

3. СТО ГАЗПРОМ 2-3.5-051-2006. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов. - Челябинск, 2006. - 173с.

4. Каталог газодинамических характеристик ЦБК природного газа/ ООО «НИИ природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ» ОАО «Газпром».: Ленинский р-н Московская обл., 2005.-128 с.



Приложение

Технологическая схема КЦ-4

Размещено на Allbest.ru

...