Технология контроля вибрации в подземном хранилище газа

       a₂ - коэффициент для учета падения распологаемой мощности ГПА в межремонтный период;

       t - время, месяцы, прошедшие с момента последнего ремонта ГТУ.

            Особое значение имеет к.п.д.  привода, так как именно он  фигурирует в выражениях для подсчета общих затрат энергии. В [3] предполагают, что основные факторы, влияющие на к.п.д. ГТУ, - это коэффициент загрузки и относительные обороты.

Необходимо было определить коэффициенты аппроксимации зависимости:

              _ГТУ=с₀ + с₁ + с₂к_з + с₃ к_з + с₄ ² + с₅ к_з² ,                             (23)

где _ГТУ - относительный к.п.д. ГТУ,

       - относительные обороты турбины высокого давления, об/мин;

        к_з - коэффициент загрузки по мощности ГТУ,

       с₀ ,с₁, с₂, с₃, с₄, с₅  -коэффициенты апроксимации;

             Коэффициент загрузки к_з  представляет собой отношение

( согласно [3]):

       к_з = N_эф / N_распол  ,                                                                                   (24)

 где   N_эф - эффективная мощность компрессора;

  N_распол  - распологаемая мощность ГТУ;

          N_эф = N_i +100 , (25)

    где   N_i - индикаторная мощность компрессора;

           100 кВт  - потери мощности на муфте  привода;

          В нашем  случае для решения задачи  использовано отношение вида:

                 = N_эф / N_{распол.ном}                                                                                                          (26)

 

 которое находит выражение  в характеристике представленной  на рис.1          приложения. 1 Для определения коэффициентов с₀,с₁, с₂, с₃, с₄, с₅ было предложено следующее решение.

       На общий вид  предполагаемой зависимости (26) накладывается  условие:

 S= (x-x' )² = min ,                                                                                  (27)

или

S= =(- ¹+(с₀ + с₁ + с₂к_з + с₃ к_з + с₄ ² + с₅ к_з²))²                           (28)

  причем: ¹ f (с₀ ,с₁, с₂, с₃, с₄, с₅) f (с₀ ,с₁, с₂, с₃, с₄, с₅)                   (29)                                       

                к_з f (с₀ ,с₁, с₂, с₃, с₄, с₅)                                                             (30)

      Задача будет решаться  в виде системных линейных  уравнений:

         (31)

      После преобразований система линейных уравнений приобрела вид                                                                                                                                  (32)

Для определения значений сумм необходимых комбинаций была использована программа расчета их на ЭВМ. В  программе приняты следующие обозначения (табл.4):

Таблица 4.

Обозначения в программе  расчета значений сумм.

	Обозначения		N n/n	Обозначения		N n/n	Обозначения
	Прогр.	Расчет		Прогр.	Расчет		Прогр.	Расчет
1   2   3   4   5   6   7	А   А1   А2   А3   А4   А5   А6	å   åкз   å . кз   å 2   å кз2   å å кз	8   9   10   11   12   13   14	А7   А8   А9   В   В1   В2   В3	å 3   åкз2   å å кз   å кз   å 3 кз   å кз3	15   16   17   18   19   20	В4   В5   В6   В7   В8   В9	å кз   å 4   å 2 кз2   å 2 å кз4   å кз2

 

Приведём системы шести  уравнений к виду:

 

40С₀+36,3298С₁+26С₂+23,6143С₃+ 33,5138С₄+19С₅=33,3141

36,3298С₀+33,5138С₁+ 23,6143 С₂+21,7838 С₃+31,3545 С₄+17,2566 С₅ =30,3008

26 С₀+23,6143 С₁+19 С₂+17,2566 С₃+21,7838 С₄+31,3545+17,2566 С₅=22,5755

23,6143 С₀+21,7838 С₁+17,2566 С₂+15,9189 С₃+20,3802С₄+13,6963С₄ С₅=20,55

33,5138 С₀+31,3545 С₁+21,7838 С₂+20,3802 С₃+29,7039 С₄+15,9189 С₅=27,987

19 С₀+17,2566 С₁+15,08 С₂+13,6963 С₃+15,9189С₄+12,658С₅=16,9844

 

Результаты расчета коэффициентов  системы линейных уравнений методом  Краута

X(1) = 0,1030416

X(2) = 1.082145

X(3) = 0.5064754

X(4) = 0.3917942

X(5) = -0.6643401

X(6)=-0.4313591 

 

 

 

Результаты расчета характеристики ГТУ 16П по коэффициентам аппроксимации

№	NПРИВ	nПРИВ	ηПРИВ	ηОТН.Р
1	0,90625	0,9019	0,9714	0,9666
2	0,9250	0,8057	0,9429	0,9151
3	0,8937	0,7641	0,9143	0,9177
4	0,8562	0,6981	0,8857	0,8863
5	0,9000	0,9622	0,9750	0,9749
6	0,8937	0,9434	0,9714	0,9711
7	0,8937	0,9434	0,9714	0,9711
8	0,8469	0,8453	0,9429	0,9431
9	0,8281	0,7887	0,9143	0,9228
10	0,7812	0,7057	0,8857	0,8843
11	0,8750	0,9585	0,9714	0,9714
12	0,8313	0,9208	0,9571	0,9590
13	0,7813	0,9445	0,9500	0,9511
14	0,7825	0,8906	0,9429	0,9451
15	0,7688	0,8208	0,9143	0,9253
16	0,7188	0,7274	0,8857	0,8843
17	0,7688	0,9151	0,9429	0,9470
18	0,7000	0,8774	0,9500	0,9249
19	0,6938	0,8717	0,9143	0,9222
20	0,6563	0,7642	0,8857	0,8851
21	0,6313	0,6981	0,8571	0,8552
22	0,6813	0,8792	0,9143	0,9205
23	0,5944	0,8396	0,8857	0,8875
24	0,5656	0,7453	0,8571	0,8542
25	0,5250	0,8094	0,8571	0,8572
26	0,4938	0,7925	0,8429	0,8416
27	0,4813	0,7302	0,8286	0,8205
28	0,4688	0,7774	0,8286	0,8282
29	0,4188	0,7453	0,8000	0,7993
30	0,3969	0,7359	0,7857	0,7871
31	0,3875	0,6981	0,7714	0,7722
32	0,3750	0,7189	0,7714	0,7725
33	0,3478	0,6830	0,7429	0,7474

 

 

 

 8. Расчет режима работы КС

 

ГПА-16Р ”Урал” Nне=16000 кВт;  kн=0,95;  kобл=1,025;  kу=1;  kt=3,7; Tнвоздуха=-9°С=264К [Тн]пр=288К

235 СПЧ 1.45-76 6500 ПГ Qн=0,72 млн. м3¤сут.; nmin=3360 об/мин; nmax=5630 об/мин; zRпр=500,87 Дж/кгК nн=5300 об/мин ρст=0,684 кг/м3

 

МПа

= 5,211/4,54=1,147

 = 290/193,7 = 1,5

Для расчетов режимов работы КС применяются  характеристики ЦН, представляющие зависимость степени повышения давления e, политропического к. п. д. h_ПОЛ и приведенной относительной внутренней мощности

      (1)

от приведенной объемной производительности

       (2)

при различных значениях приведенных  относительных оборотах

                                                 (3)

где r_ВС, z_ВС, T_ВС, Q _ВС – соответственно плотность газа, коэффициент сжимаемости, температура газа и объемная производительность ЦН, приведенные к условиям всасывания;

R – газовая постоянная;

z_ПР, R_ПР, T_ПР – условия приведения, для которых построены характеристики;

N_i – внутренняя (индикаторная) мощность;

n, n_Н – соответственно рабочая частота вращения вала ЦН и номинальная частота вращения.

Одним из универсальных видов характеристик  ЦН является приведенная характеристика  (рис.1).

Порядок определения рабочих параметров следующий:

По известному составу газа, температуре  и давлению на входе в ЦН определяется коэффициент сжимаемости z_ВС;

 

(4)

 

Определяется плотность газа r_ВС и производительность нагнетателя при условиях всасывания

    . 

;

где Q_КС, Q_ЦН – соответственно производительность КС и ЦН при стандартных условиях, Q_КС=Q;

m_Н – число параллельно работающих ЦН (групп ЦН).

(см. приложение 3)

Задаваясь несколькими (не менее трех) значениями оборотов ротора в диапазоне  возможных частот вращения ГПА, определяются Q_ПР и [n / n_Н] _ПР. Полученные точки наносятся на характеристику и соединяются линией

Определяется требуемая  степень повышения давления

= ,      (5)

где Р_ВС ,Р_наг – соответственно номинальное давление на входе и выходе ЦН.

Проведя горизонтальную линию из e до кривой  найдем точку пересечения. Восстанавливая перпендикуляр до пересечения с горизонтальной осью, находим Q_ПР. Аналогично определяются h_ПОЛ и [N_i /r_ВС]_ПР. Значение Q_ПР должно удовлетворять условию Q_ПР ³ Q_{ПР min},  где Q_{ПР min} – приведенная объемная производительность на границе зоны помпажа (расход, соответствующий левой границе характеристик ЦН).

 

Определяется внутренняя мощность, потребляемая ЦН

                  (6)    

Определяется  мощность на муфте  привода

       (7)

где N_МЕХ –механические потери мощности в редукторе и подшипниках ЦН при номинальной загрузке (для нагнетателя типа 235 СПЧ 7.45-76 6500 ПГ N_мех=250кВт).

 

Вычисляется располагаемая мощность ГТУ

    (8)

 

где N_e^Н – номинальная мощность ГТУ;

k_Н – коэффициент технического состояния по мощности;

k_ОБЛ – коэффициент, учитывающий влияние системы противообледенения (при отключенной системе k_ОБЛ=1);

k_У – коэффициент, учитывающий влияние системы утилизации тепла;

k _t – коэффициент, учитывающий влияние атмосферного воздуха на мощность ГТУ;

T_ВОЗД, T_ВОЗД^Н – соответственно фактическая и номинальная температура воздуха, К;

Значения N_e^Н, k_Н , k_ОБЛ , k_У , k _t , T_ВОЗД^Н  принимаются по справочным данным ГТУ.

Производится сравнение N_e и N_e^P . должно выполняться условие N_e £ N_e^P. При невыполнении этого условия следует увеличить число m_Н и повторить расчет начиная с пункта 3.2.

 

16250<17653,568 -условие выполняется.

 

Определяется температура газа на выходе ЦН

  ,                             (9)   

где k – показатель адиабаты природного газа, k=1,31.

 

Необходимое количество топливного газа

 

Расход топливного газа одним ГПА

               (10)

Расход топливного газа КЦ-3

                                    (11) 

 

 

 

 

Приложение 1

 

Значения расчетных величин:

[Т_н]_пр=288К; R_пр=51,8 кГ·м/(кг·К); Z_пр=0,901; n_н=4900 об/мин;

 

 

 

Рис.1. График зависимости приведенной  относительной внутренней       мощности от приведенной объемной производительности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значения расчетных величин:

[Т_н]_пр=288 К; R_пр=51,8 кГ·м/(кг·К); Z_пр=0,901; n_н=4900 об/мин.

 

Рис.2.  График зависимости  политропного КПД от приведенной  объемной производительности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значения расчетных  величин:

[Т_н]_пр=288 К; R_пр=51,8 кГ·м/(кг·К); Z_пр=0,901; n_н=4900 об/мин.

Рис.3.  График зависимости квадрата степени сжатия от приведенной объемной производительности