Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определение теплофизических свойств транспортируемого газа

1.1 Молярная масса газовой смеси

,

где М_i - молярная масса i-го элемента, ;

Х_i - молярная концентрация в%-ных долях.

1.2 Плотность газовой смеси

при стандартных условиях

,,

где 24.046 - объем одного киломоля при стандартных условиях - 0.1013 МПа, 20С;

;

при нормальных условиях

,

где 22.41 - объем 1 киломоля при нормальных условиях - 0.1013 МПа, 0С;

.

1.3 Относительная плотность газа по воздуху вычисляется по формуле

,

где 1.206 - плотность воздуха при стандартных условиях;

.

1.4 Критическая температура газа

Критическая температура - это такая температура, при которой и выше которой при повышении давления нельзя сконденсировать пар.

,

где Т_КРi - критическая температура i-го элемента, К;

Х_i - молярная концентрация в -ных долях;

1.5 Критическое давление газа

Критическое давление - давление, при котором и выше которого повышением температуры нельзя испарить жидкость. Вычисляется по формуле

,

где Р_КРi - критическое давление i-го элемента, МПа;

1.6 Низшая теплота сгорания газовой смеси вычисляется по формуле

,

где q_Нi - низшая теплота сгорания i-го элемента, ;

2. Выбор труб и расчет толщины стенки

2.1 Трубы для линейной части газопровода

По рекомендациям [1, с 53] и исходя из заданной производительности газопровода Q=17 условный диаметр для линейной части принят D_У=1000 мм. Трубы выбраны в соответствии с «Инструкцией по применению труб в нефтяной и газовой промышленности».

По ТУ 14-3-1464-87 [1, с 223] трубы для линейной части магистрального газопровода диаметром 1000 мм и на рабочее давление 5.5 МПа изготавливаются из стали 17Г1С.

Сталь имеет следующие свойства:

Временное сопротивление разрыву _вр= 588,7 МПа ;

Предел текучести _т= 412 МПа ;

Коэффициент надежности по материалу К₁= 1.34;

2.2 Расчет толщины стенки трубопровода

Толщина стенки трубопровода рассчитывается по формуле

,

где n - коэффициент надежности по нагрузке - внутреннему рабочему давлению в трубопроводе [1, c. 23]. n=1.1;

Р - избыточное давление в трубопроводе, МПа. Р= 5.5 МПа;

D_Н - наружный диаметр трубопровода, мм. Д_Н=1020 мм;

R₁ - расчетное сопротивление растяжению, МПа.

,

где R₁^H - нормативное сопротивление растяжению металла трубы, МПа.

R₁=_ВР=588,7 МПа;

К₁ - коэффициент надежности по материалу трубы, равный 1.34 [1, c. 17];

К_Н - коэффициент надежности по назначению трубопровода, равный 1.1 [1, c. 17];

m - коэффициент условий работы трубопровода, равный 0.9 [1, c. 18];

Итак,

,

.

Полученную расчетную толщину стенки трубопровода округляем до ближайшего большего значения, предусмотренного ТУ 14-3-721-78. Принимаем = 9 мм.

Тогда внутренняя толщина стенки трубопровода будет равна

.

3. Расчет пылеуловителей КС Микуньская

Для предотвращения загрязнения и эрозии оборудования и трубопроводов на входе газа на компрессорную станцию следует предусматривать установки очистки газа от твёрдых и жидких примесей. Количество твёрдых и жидких примесей в газе после установки очистки не должно превышать допустимых по техническим условиям на газоперекачивающие агрегаты.

В настоящее время на КС применяются масляные и циклонные пылеуловители. Но наиболее применяемыми являются циклонные: на проектируемых и вводимых в эксплуатацию КС предусматривают циклонные сепараторы различных типов, а на существующих КС масляные пылеуловители реконструируют или заменяют на циклонные.

Очистку следует предусматривать, как правило, в одну ступень - в пылеуловителях.

Вторую ступень очистки газа - в фильтрах-сепараторах, как правило, следует предусматривать на отдельных компрессорных станциях в среднем через 3-5 компрессорных станций с преимущественным применением фильтров-сепараторов после участков с повышенной вероятностью аварий линейной части и (или) сложными условиями её восстановления, а также после подводных переходов длиной более 500 м.

Содержание механических примесей в газе не должно превышать 5. Для очистки газа на КС Микуньская выбраны циклонные пылеуловители ГП628.00.000-04.05 на рабочее давление 5.5 МПа.

Количество аппаратов установки очистки газа определяем по графику зависимости производительности от давления ГП 628.00.000-02.03.

Пропускная способность одного пылеуловителя определяется по формуле:

, (1)

где Q_П - пропускная способность одного ПУ, ;

Q - количество газа перед ПУ, . Q=52.11;

n - количество ПУ.

Ориентировочно берем 4 аппарата.

По формуле (1)

.

Нагрузка на 4 ПУ не выходит за границу минимальной производительности

.

А при отключении одного из пяти ПУ, нагрузка на оставшиеся не выходит за пределы их максимальной производительности.

4. Расчет КС Микуньская

газ трубопровод компрессорный толщина

Компрессорные станции предназначены для компримирования газа, транспортируемого по магистральному газопроводу.

Выбираем полнонапорные нагнетатели:

Тип ГПА: ГПА Ц-6,3В/56;

Тип ЦБН: НЦ - 6,3/56 м - 1,45;

КПД привода в станционных условиях - 24%;

Номинальная частота вращения силовой турбины - 8200 об/мин;

Производительность нагнетателя Q_H, при 20С, Р=0.1013 МПа. - 10,7 млн. ст. м³;

Степень сжатия нагнетателя - 1.45;

Политропический КПД нагнетателя - 0.82.

Определение количества рабочих ГПА в цехе

, (2)

где Q_КЦ - производительность КЦ, .

;

Q_Н - производительность нагнетателя, . Q_Н=10,7 ;

По формуле (2)

,

Принимаем 5 основных ГПА, а для резерва необходимо еще 2 ГПА.

Определение рабочих параметров ЦБН

Определяем коммерческую производительность нагнетателя Q_КОМ по формуле

, (3)

где Q - производительность предшествующего участка,; Q=52.11;

n - количество рабочих ГПА. n=5.

По формуле (3)

.

Давление на входе в КЦ P_ВС

(4)

где P_вс - давление КЦ, МПа;

P_н - конечное давление на участке с учетом лупинга, МПа.

P_к = 3,9 МПа;

- потери давления в пылеуловителях и входном шлейфе КЦ, МПа.

Для одноступенчатой очистки газопроводов 1020 мм МПа.

По формуле (4)

.

Температура на входе в КЦ Т_ВС

.

Коэффициент сжимаемости Z_ВС природного газа от приведенных давления и температуры

, (6)

где - температурный коэффициент;

, (7)

где Т_пр - приведенная температура газа.

Т_кр и Р_кр определяются по следующим формулам ОНТП 51-1-85 при содержании СН₄ >85%

Р_кр = 0.1773 (26.831 - _ст ), (8)

Т_кр = 155.24 (0.564 + _ст ), (9)

где _ст - плотность газа в стандартных условиях, кг/ст. м³. _ст=0.685 кг/ст. м³.

По формулам (8) и (9) Т_кр и Р_кр получаем равными

,

,

.

По формуле (7) температурный коэффициент равен

По формуле (6)

.

Газовая постоянная R компремируемого газа

,

где R_В - газовая постоянная воздуха; ;

- относительная плотность газа по воздуху; = 0,568.

,

или .

Плотность газа _ВС в условиях входа в нагнетатель

(10)

По формуле (10)

_вс.

Объемная производительность Q_ОБ нагнетателя при параметрах входа

, (11)

По формуле (11)

.

Задаёмся частотой вращения ротора нагнетателя в зависимости от номинальной частоты вращения n_н, об/мин, в диапазоне 0,7n_н < n < 1,05n_н.

Из характеристики нагнетателя находим, что n_н =8200 об/мин.

Задаёмся n = 0,85n_н = 6970 об/мин.

Приведенная объемная производительность нагнетателя [Q_ОБ]_ПР.

, (12)

где n_НОМ - номинальная частота вращения ротора ЦБН, об/мин;

n_НОМ=8200 об/мин;

n - фактическая частота вращения ротора ЦБН, об/мин. n= 6970 об/мин.

По формуле (12)

.

Приведенная частота вращения

, (13)

где Z_ПР, R_ПР, [Т_Н]_ПР - приведенные значения, взяты из характеристики нагнетателя Z_ПР=0.90, R_ПР=50 , [Т_Н]_ПР=293 К;

n - выбранная частота вращения ротора нагнетателя, об/мин;

z_вс, R, Т_вс - параметры газа.

По формуле (13)

.

По приведенной характеристике нагнетателя НЦ - 6,3/56 м - 1,45 степень сжатия =1.38, приведенная относительная внутренняя мощность нагнетателя , КПД политропический _ПОЛ = 0.815.

Внутренняя мощность потребляемая нагнетателем N_i находится по формуле

, (14)

По формуле (14)

.

Мощность на муфте привода N

, (15)

где _МЕХ - механический К.П.Д. привода. _МЕХ =0.98.

По формуле (15)

.

Определяем удаленность работы нагнетателя от границы

, что больше чем 1.1.

Сравниваем полученную потребляемую мощность нагнетателя с номинальной мощностью ГПА. Полученная потребляемая мощность нагнетателя N=4631 кВт меньше номинальной мощности ГПА , следовательно, необходимо выполнить расчет располагаемой мощности.

Располагаемая мощность ГТУ

, (16)

где - располагаемая мощность ГТУ, кВт;

- номинальная мощность ГТУ, кВт, = 6300 кВт;

К_н - коэффициент, учитывающий техническое состояние ГТУ; К_н = 0,95;

К_t - коэффициент, учитывающий влияние температуры наружного воздуха; К_t = 3,4;

К_об - коэффициент, учитывающий противообледелительной системы; К_об = 1;

Т₃, Т₃^н - соответственно расчётная и номинальная температура на входе в ГТУ, К; Т₃^н = 288 К; Р_а - расчётное давление наружного воздуха, МПа; Р_а = 0,0987 МПа.

,

где Т_а - средняя температура наружного воздуха в рассматриваемый период;

Т_а - поправка на изменчивость климатических параметров и местный подогрев на входе в ГТУ, Т_а = 5К;

;

Т- номинальная температура воздуха на входе в ГТУ 1, с. 172;

P_а - абсолютное барометрическое давление воздуха, P_а=0.0987 МПа 1, с. 172.

=6300 кВт, Т= 288 К, 1, с. 172;

По формуле (16) располагаемая мощность равна

.

Условие работы ГТУ: 4631 6289 6300

Условие выполняется, значит частота вращения выбранная в п. 5.3.8 выбрана правильно.

Давление на выходе из ЦБН

,

где Р_вх - давление на входе КЦ, МПа. Р_вх =3.9 МПа;

- степень сжатия в ЦБН. =1.38;

.

Температура на выходе из нагнетателя

.

Расход топливного газа

,

где - номинальный расход топливного газа, 1, с. 172;

,

где - низшая теплота сгорания, (см. п. 2.6);

^Н - номинальный эффективный К.П.Д. ГТУ. ^Н =0.24;

.

Тогда .

Количество газа поступающего в газопровод после КС Q_КЦ

,

где n - количество рабочих машин;

.

Библиографический список

1. М.М. Волков, А.Л. Михеев, К.А. Конев. Справочник работника газовой промышленности. М.: Недра, 1989.

2. ОНТП 51-1-85. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов.

3. Справочник по проектированию магистральных трубопроводов, Под. ред. А.К. Дерцакяна. Л.: Недра, 1977. 519 с.

4. Методика теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения. - ВНИИНЕФТЕМАШ, 1982. - 97 с.

Размещено на Allbest.ru

...