Реконструкция КС

плотность газа на всасывании ЦН

.

 

 

Производительность КС при условиях всасывания

.

Степень повышения давления (степень сжатия) КС для полнонапорных  нагнетателей

для неполнонапорных  нагнетателей ,

где - соответственно степень сжатия первой и второй ступени нагнетания

.

При равномерной нагрузке

 

 

 

Выбираем полнонапорный компрессор НЦ-6,3/67К-1,7

Тип компрессора	Тип гпа	Тип привода	Номинальная мощность, МВт	Давление на входе/выходе, МПа	Степень сжатия	производительность
						Коммерческаямлн. м3/сут	Объемная м3/мин
НЦ-6,3/67К-1,7	ГПА-Ц-6,3 ГПУ-6 ГПА-Ц-6,3А	НК-12СТ ДТ-71 Д-336	6,3	3,94/6,7	1,70	8,0	132

 

Политропный к.п.д.	Номинальные обороты, об/мин	Тип корпуса	Завод- изготовитель	Год выпуска
0,80	8200	баррель	СМ НПО им. М.В. Фрунзе	1987

Таблица №2

 

 

 

 

 

 

 

 

Задано:

тип ЦБК: НЦ-6,3/67К-1,7

газодинамическая характеристика в соответствии с рисунком:

диаграмма №1 «газодинамические характеристики компрессора»

 

Для центробежных газовых  компрессоров разработана единая форма  представления газодинамических характеристик  в виде графических зависимостей степени сжатия ε (отношения давлений) от объемной производительности Q по условиям всасывания и относительной коммерческой производительности . Частота вращения ротора в диапазоне их относительных величин с шагом 0,05. На поле характеристик нанесены линии постоянного политропного к.п.д. η_пол и относительной внутренней мощности с указанием их величин

Определим количество параллельно  работающих ЦН

                                                                                                         (26)

=> 4 ЦН, работающих параллельно.

Тогда

.

Относительная коммерческая производительность

.

На характеристиках  компрессора (диаграмма №2) такая относительная коммерческая производительность соответствует объёмному расходу по условию всасывания .

Проводим на характеристиках  компрессора прямую линию, соответствующую

рассчитанной относительной  коммерческой производительности и степени сжатия  ε.

Пересечение этих двух прямых даёт нам рабочую точку рассчитываемого  компрессора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 диаграмма №1 «газодинамические характеристики компрессора»

 

Находим по характеристикам:

относительную частоту вращения ротора 0,9;

политропный к.п.д. η_пол 0,786;

и относительную потребляемую мощность 110 кВт/ата.

Рабочая частота вращения ротора

Внутренняя мощность

.

Эффективная мощность привода

.

Удалённость от границ помпажа

.

Располагаемая мощность ГТУ

,

где  – номинальная мощность ГПА, = 6,3 МВт;

– коэффициент технического состояния  по мощности, = 0,95;

– коэффициент, учитывающий влияние  утилизации тепла, = 1;

– коэффициент системы против обледенения, = 1;

 – коэффициент, учитывающий  влияние атмосферы на мощность  ГТУ, = 1,3;

-фактическая и номинальная температура воздуха, , .

Значения всех параметров приняты по справочным данным ГТУ.

Так как значение , значит оставляем полученное значение.   [3]

Температуру газа на выходе ЦН

.

На этом расчет режима работа ГПА можно считать завершенным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Методы очистки газа, выбор пылеуловителя.

Технологический расчет циклонного пылеуловителя

Рис. 4 Пылеуловитель ПЦТ

При добыче и транспортировке в природном газе содержатся различного рода примеси: песок, сварной шлам, конденсат тяжелых углеводородов, вода, масло и т.д. Источником загрязнения природного газа является призабойная зона скважины, постепенно разрушающаяся и загрязняющая газ. Подготовка газа осуществляется на промыслах, от эффективности работы которых зависит и качество газа. Механические примеси попадают в газопровод как в процессе его строительства, так и при эксплуатации.

Наличие механических примесей и конденсата в газе приводит к преждевременному износу трубопровода, запорной арматуры, рабочих колес нагнетателей и, как следствие, снижению показателей надежности и экономичности работы компрессорных станций и в целом газопровода.

Все это приводит к  необходимости устанавливать на КС различные системы очистки технологического газа. В настоящее время на КС в качестве первой ступени очистки широко применяют циклонные пылеуловители, работающие на принципе использования инерционных сил для улавливания взвешенных частиц. Циклонные пылеуловители более просты в обслуживании, нежели масляные. Однако эффективность очистки в них зависит от количества циклонов, а также от обеспечения эксплуатационным персоналом работы этих пылеуловителей в соответствии с режимом, на который они запроектированы. На рисунке 5 показан график зависимости производительности пылеуловителя при различных перепадах давления на аппарате . Наибольшая очистка газа достигается при обеспечении работы этого пылеуловителя в зоне, ограниченной кривыми и , а при выходе рабочей точки из этой зоны эффективность очистки резко падает.

Циклонный пылеуловитель (рис. 4) представляет собой сосуд  цилиндрической формы, рассчитанный на рабочее давление в газопроводе, со встроенными в него циклонами 4.

Циклонный пылеуловитель  состоит из двух секций: нижней отбойной 6 и верхней осадительной 1, где происходит окончательная очистка газа от примесей. В нижней секции находятся циклонные трубы 4.

Газ через входной  патрубок 2 поступает в аппарат  к распределителю и приваренным  к нему звездообразно расположенным циклонам 4, которые неподвижно закреплены в нижней решетке 5. В цилиндрической части циклонных труб газ, подводимый по касательной к поверхности, совершает вращательное движение вокруг внутренней оси труб циклона. Под действием центробежной силы твердые частицы и капли жидкости отбрасываются от центра к периферии и по стенке стекают в коническую часть циклонов и далее в нижнюю секцию 6 пылеуловителя. Газ после циклонных трубок поступает в верхнюю осадительную секцию 1 пылеуловителя, и затем, уже очищенный, через патрубок 3 выходит из аппарата. 

Рис. 5. Циклонный пылеуловитель и график зависимости производительности пылеуловителя от давления    при различных перепадах давления на аппарате

 

 

В процессе эксплуатации необходимо контролировать уровень отсепарированной жидкости и мехпримесей с целью их своевременного удаления продувкой через дренажные штуцеры. Контроль за уровнем осуществляется с помощью смотровых стекол и датчиков, закрепленных к штуцерам 9. Люк 7 используется для ремонта и осмотра пылеуловителя при плановых остановках КС. Эффективность очистки газа циклонными пылеуловителями составляет не менее 100 % для частиц размером 40 мкм и более, и 95% для частиц капельной жидкости.

Плотность газа при рабочих  условиях

,                                                                                           (27)

где Р_н, Р_вх — соответственно атмосферное и рабочее (входное) давление, МПа,

Т_н, Т_вх — соответственно нормальная температура и рабочая, К

z — коэффициент сжимаемости;

ρ_н — плотность газа в нормальных условиях, кг/м³

Перепад давления в сепараторе согласно рекомендациям принимают равным 0,28 • 10⁵ Па.    [3, стр. 54]

Условная скорость газа в корпусе циклонного элемента

,                                                                                                     (28)

где λ — коэффициент гидравлического сопротивления циклонов, в групповом исполнении равный 175. [3, стр. 54]

Объем газа, проходящего  через один циклонный элемент

,                                                                                                        (29)

где d — диаметр корпуса циклонного элемента, равный 0,52 м.

Общий расход газа через  один пылеуловитель

,                                                                                                               (30)

где n — число циклонных элементов, n = 5.

Секундный расход газа

,                                                                                       (31)

где q — суточная производительность газопровода, м³/сут;

Р_ст — давление при стандартных условиях;

Т_ст — температура при стандартных условиях.

Расчетное число циклонных  пылеуловителей:

,   .

Округляя, получим n₀ = 2. С учетом резерва устанавливаем число

 пылеуловителей n_уст = 3.

 

4. Охлаждение газа:

Аппарат воздушного охлаждения газа

В процессе компримирования  газа, повышается его температура. Излишне  высокая температура, с одной  стороны может привести к разрушению изоляционного покрытия трубопровода, а с другой - к снижению подачи технологического газа и увеличению энергозатрат на компримирование (из-за увеличения его объемного расхода).

В северных районах, где  газопроводы проходят в зоне вечномерзлых грунтов, газ охлаждают до отрицательных  величин, с целью недопущения  оттаивания грунта, что может привести к смещению трубопровода и возникновению аварийных ситуаций. Охлаждение газа может осуществляться в холодильниках различных систем и конструкций: кожухотрубных (типа труба в трубе), воздушных компрессорных и абсорбирующих холодильных машинах, различного типа градильнях, воздушных холодильниках.

Наибольшее распространение  на КС получили схемы с использованием аппаратов воздушного охлаждения АВО. Температура газа после охлаждения в АВО не может быть ниже температуры  наружного воздуха. Конструктивно аппараты охлаждения подразделены на вертикальные (ABB), горизонтальные (АВГ), зигзагообразные, шатровые (АВШ) и кольцевые (АВК).

Рис. 6. Аппарат воздушного охлаждения

 

Принцип действия АВО  состоит в том, что поток воздуха, нагнетаемый вентилятором, направляется на поверхность теплообмена (батарею труб) и охлаждает проходящий по трубам газ.

На рамную конструкцию  установлены охлаждающие секции. Холодный теплоноситель (наружный воздух) подается к охлаждающим секциям  вентилятором через диффузор.

Разработка установки  охлаждения газа в объеме курсовой работы включает в себя; определение  типа и количества аппаратов воздушного охлаждения газа, разработку технологической схемы установки.

Тип АВО определяется экономичностью его использования для условий рассматриваемой КС, количество АВО - гидравлическим и тепловым расчетом газопровода, исходя из расчетной среднегодовой температуры наружного воздуха, среднегодовой температуры грунта на глубине заложения трубопровода и оптимальной среднегодовой температуры охлаждения газа. Полученное количество АВО уточняется гидравлическим и тепловым расчетом газопровода для абсолютной максимальной температуры наружного воздуха и июльской температуры грунта.