Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
3 Определение количества газоперекачивающих агрегатов, аппаратов воздушного охлаждения и пылеуловителей
3.1 Определение количества ГПА
Для определения оптимального количества ГПА необходимо определить суточную производительность. Суточная производительность КС составляет 55 млн.м3/сут.
После определения экономичного типа КМ для проектируемой КС, производится выявление оптимального варианта КС - т.е. определяется оптимальная марка ГПА, число и схема соединения машин данной марки, количество ступеней сжатия. Для этого из множества КМ требуемого типа предварительно выбирается несколько машин разных марок отличающихся подачей и степенью сжатия (или давления нагнетателя). При этом, если в каком-либо из вариантов предусматривается использование неполнонапорных нагнетателей, то данный вариант дополнительно разбивается на два подварианта, отличающихся количеством ступеней сжатия. В итоге образуется несколько вариантов, из которых нужно будет выбрать более экономичный. Для каждого варианта и подварианта КС определяется число резервных машин степень сжатия КС и удельные приведенные расходы по станции с учетом типа привода Cк. На основе значений и Ск рассчитывается комплекс (3.3).
æ ; (3.3)
Центробежные нагнетатели могут приводиться электродвигателями и газотурбинными установками (ГТУ).
Таблица 1
Характеристика ГПА
|
Тип ГПА |
Тип ЦБН |
Подача, млн. м3/сут |
Давление нагнетания, Рн МПа |
Давление на входе Рвх, МПа (I ступень) |
Давление на входе Рвх, МПа (II ступень) |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
ЭГПА-12,5 |
280-11-1 |
12,5 |
7,5 |
5,2 |
4,97 |
Так как производительность КС больше 15 млн./сут, то в качестве компрессорных машин экономичнее будет использовать центробежные нагнетатели.
Приведенные затраты на КС рассчитываются по формуле:
тыс. руб./год; (3.4)
где Э - эксплуатационные затраты на станции, тыс. руб./год;
К - капиталовложения в КС, тыс. руб.;
Е - отраслевой коэффициент, обратный сроку окупаемости и равный для объектов транспорта и хранения нефти и газа 0,15, 1/год.
Эксплуатационные затраты на станции:
, тыс. руб./год, (3.5)
где n - число рабочих ГПА на станции;
- число резервных ГПА на станции;
-коэффициенты, отражающие затраты, связанные с ГПА и другими системами и службами КС, независимые от числа ГПА на КС.
Капиталовложения в КС:
К = (n+)·, тыс. руб. (3.6)
Расчет приведенных затрат на КС для ЭГПА-12,5.
Численные значения коэффициентов:
аэ=749, bэ=46, сэ=443, ак=426, bк=6269
Одноступенчатое сжатие, n=2, =1.
Э = 2 . 749 + 1.46 + 443 = 1987 тыс. руб/год.
К = (2+1)·426 + 6269= 7547 тыс. руб.
Ск = 1987 + 0,15·7547 = 3119 тыс. руб/год.
Степень сжатия:
; (3.7)
где - давление нагнетания, МПа;
- давление на входе в нагнетатель, МПа.
.
æ == 6275 тыс. руб/год.
Таблица 2
Расчет приведенных затрат
|
Тип ГПА |
n |
Схема соединения |
æ |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
ЭГПА-12,5 |
2 |
1 |
параллельная |
1,41 |
6275 |
При данной производительности возможно соединение ЭГПА-12,5 параллельно. В работе будут находится 2 агрегата, 1 агрегат будет в резерве.
3.2 Расчет потребного количества циклонных ПУ типа ГП-144
Установка очистки газа предназначена для очистки поступающего на КС газа от твердых и жидких примесей и предотвращения тем самым загрязнения и эрозии оборудования и трубопроводов станции.
Очистка газа на установках проводится, как правило, в одну ступень - в пылеуловителях (ПУ). В ряде случаев применяется двухступенчатая очистка газа с
использованием на второй ступени фильтров-сепараторов; подобная очистка предусматривается преимущественно на каждой 3-5 КС и практикуется в основном после участков газопроводов с повышенной вероятностью аварий, а также после подводных переходов протяженностью более 500 метров, подверженным относительно частым ремонтам и загрязнению. В данном курсовом проекте рассматривается одноступенчатая очистка газа в ПУ. В качестве ПУ на КС применяются аппараты двух типов - масляные и циклонные. Очистка газа от примесей в масляных ПУ осуществляется в результате контакта газа с маслом в нижней части ПУ и оседания твердых и жидких включений на поверхности масла. В циклонных ПУ освобождение газа от примесей производится с помощью сил, создаваемых в аппаратах за счет их особой конструкции. Преимущественное применение в настоящее время находят аппараты циклонного типа. Расчет потребного количества циклонных ПУ для установок очистки газа на КС производится на основе характеристик данных аппаратов и выполняется в следующей последовательности.
Первоначально уточняется рабочее давление ПУ. Оно соответствует давлению на входе КС. Затем по характеристике ПУ ГП-144 определяются его максимально и минимально допустимые производительности - Qmin и Qmax. При отличии плотности транспортируемого газа при стандартных условиях от 0,75 кг/м3, полученные значения корректируются. По уточненным значениям производительностей определяется потребное число ПУ таким образом, чтобы при отключении одного из аппаратов, нагрузка на остальные в работе не выходила за пределы их максимальной производительности Qmax, а при работе всех аппаратов - не выходила за пределы минимальной производительности Qmin. При этом для любого режима работы общие потери давления на стороне всасывания КС не должны превышать нормативную величину.
Рабочее давление пылеуловителя
, МПа; (3.8)
где - рабочее давление пылеуловителя, МПа;
- давление на входе КС, МПа;
=+, МПа; (3.9)
где - давление на входе нагнетателей, МПа;
- потери давления во входных технологических коммуникациях КС одноступенчатой отчистке газа, МПа;
=5,2 МПа;
=0,08 МПа;
= 5,2 + 0,08 = 5,28 МПа;
= 5,28 МПа.
Коэффициент зависит от плотности газа 0,699 кг/м3 и температуры 0 оС. Коэффициент изменения производительности ПУ=0,91.
По характеристике циклонного пылеуловителя ГП-144 определяем:
= 13 млн. м/сут;
= 18 млн. м/сут.
Производительность корректируется с учетом коэффициента изменения производительности пылеуловителей.
= 0,91 . 8 = 7,28 млн. м/сут;
= 0,91. 17 = 15,47 млн. м/сут.
Находим количество пылеуловителей.
, шт. (3.10)
шт., принимаем 2 шт.
, шт. (3.11)
шт. Принимаем 1 шт.
-= 1 – 2 шт.
Принимаю n = 1 шт.
Производительность при работе всех ПУ:
млн. м/сут;
Q = 7,5 млн. м/сут > Qmin = 7,28 млн. м/сут.
Производительность ПУ при отключении одного пылеуловителя:
млн. м/сут < Qmax = 15,47 млн. м/сут.
Условия выполняются, следовательно, принимаем циклонные пылеуловители марки ГП-144 в количестве n = 2 штук.
3.3 Подбор аппаратов воздушного охлаждения газа
Компремирование газа на КС сопровождается его нагревом. Охлаждение газа проводится на выходе станций и осуществляется с целью: предотвращение нарушения устойчивости и прочности труб и покрывающей их изоляции; для предотвращения растепления грунтов многолетнемерзлых, в которых уложен газопровод, обслуживаемый КС; для повышения экономичности транспорта газа за счет уменьшения его объема при охлаждении.
Охлаждение газа осуществляется, как правило, в агрегатах воздушного охлаждения (АВО). Разработка установки охлаждения газа в объеме курсовой работы включает в себя: определение количества аппаратов воздушного охлаждения газа, разработку технологической схемы установки. Тип АВО – 2АВГ-75с, количество АВО - гидравлическим и тепловым расчетом газопровода, исходя из расчетной среднегодовой температуры наружного воздуха, среднегодовой температуры грунта на глубине заложения газопровода 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.
Максимальная температура транспортируемого газа, определенная в ходе проверочного расчета, не должна приводить к потере устойчивости и прочности труб и изоляционного покрытия их. При невыполнении этого условия количество АВО должно быть увеличено.
3.3.1 Исходные данные для расчета потребного количества АВО
Среднегодовая температура наружного воздуха и среднегодовая температура грунта определяются по таблице. Оптимальная среднегодовая температура охлаждения газа принимаются на 10-15°С выше расчетной среднегодовой температуры наружного воздуха:
: (3.12)
где - среднегодовая температура наружного воздуха, °С;
- поправка на изменчивость климатических данных, принимается равной 2°С.
3.3.2 Подбор оптимального типа АВО
Определение общего количества тепла, подлежащего отводу от газа на установке
, Дж/с; (3.13)
где М- общее количество газа, охлаждаемого на КС, кг/с;
- теплоемкость газа при давлении на входе в АВО Дж/(кг·К);
t = 0,5
- температура газа на входе в АВО, равная температуре газа на выходе компрессорных машин, °С.
- оптимальная температура охлаждения газа, oC.Принимается на 10-15 градусов выше температуры окружающего воздуха.
3.3.3 Предварительное определение количества АВО
По номинальной производительности аппаратов (QАВО=196*103 кг/ч) и известной производительности КС определяется потребное количество АВО m и рассчитывается требуемые производительности одного аппарата каждого типа по теплоотводу и по газу М1:
(3.14)
шт.
, Дж/с; (3.15)
кДж/с.
, кг/с; (3.16)
кг/с.
3.3.4. Проверка принятого количества АВО по температуре охлаждающего воздуха.
(3.17)
где - температура воздуха на выходе АВО, ºС;
- температура воздуха на входе в АВО, ºС;
- общий объемный расход воздуха, подаваемого всеми вентиляторами одного АВО, м3/с;
- плотность воздуха на входе в АВО, кг/;
- теплоемкость воздуха при барометрическом давлении Ра и , Дж/(кг·К);
, кг/м3; (3.18)
Предварительно принятое количество АВО остается в силе при <. Если для некоторого типа АВО данное условие не соблюдается, количество аппаратов в этом случае увеличивается на один и расчет повторяется до получения необходимого соотношения между и .
3.3.5 Проверка принятого количества АВО по поверхности теплопередачи одного АВО.
;
где - расчетная (требуемая) поверхность теплопередачи одного аппарата, м2;
F - фактическая поверхность теплопередачи (для данного типа АВО), увеличенная на 10% с учетом возможного выхода из строя отдельных вентиляторов и загрязнения поверхностей теплообмена, м2;
- допустимое расхождение между и F, принимаемое равным 5% от F, м2.
,; (3.19)
, Дж/с. (3.20)
- коэффициент теплопередачи,
; (3.21)
; (3.22)
; (3.23)
где i- число ходов газа в аппарате;
- поправка, зависящая от параметров R и Р;
; (3.24)
; (3.25)
Если условие не выполняется, то расчет повторяется с измененным значением :
- при расчетное значение увеличивают;
- при расчетное значение уменьшают.
3.3.6 Расчет гидравлического сопротивления АВО по ходу газа (движение газа в зоне квадратичного закона сопротивления).
МПа; (3.26)
где - гидравлическое сопротивление АВО по ходу газа, МПа;
- сумма коэффициентов местных сопротивлений АВО по ходу газа, приводимая в технической характеристике аппарата;
- средняя скорость газа в трубах АВО, м/с;
, м/c; (3.27)
- плотность газа при давлении на входе в АВО и средней температуре газа в АВО, кг/м3;
S - площадь сечения одного хода труб АВО со стороны газа, м2;
, м2; (3.28)
d - внутренний диаметр труб, м;
- общее число труб в аппарате;
- эквивалентная шероховатость внутренней поверхности труб (в расчетах принимать 2·104 м), м;
l - длина труб АВО, м.
Полученное значение должно удовлетворять условию:
, или
где - нормативные потери давления в нагнетательных коммуникациях КС, равные 0,07. ..0,11 МПа в зависимости от рабочего давления газопровода (приложение 8 [5]), МПа;
- расчетные потери давления в нагнетательных коммуникациях КС, МПа;
-допустимые потери давления в АВО по ходу газа равные
0,015…0,020 Мпа.
0,01036 ≤ 1,2·0,020 = 0,018.
3.3.7 Определение энергетического коэффициента
Энергетический коэффициент используется для сравнения эффективности работы теплообменной аппаратуры и представляет собой отношение количества переданного тепла к затратам энергии на преодоление гидравлических сопротивлений теплообменника.
;
где Е - энергетический коэффициент;
N- мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений со стороны поверхности теплопередачи, Вт;
Н- полный напор, развиваемый вентиляторами АВО, Па.
.
Основным критерием оптимальности в данном случае является минимум приведенных затрат по установке охлаждения газа. При отсутствии экономических данных по АВО за критерии оптимальности для ориентировочной оценки могут быть приняты энергетический коэффициент Е и металловложения в установку АВО.
Окончательно принимаем АВО типа 2АВГ-75с в количестве 23 штук.
|
|
Проект магистрального газопровода |
||||||
|
Изм |
Лист |
№ докум. ∏дддокумдокумента |
Подп. |
Дата |
|||
|
Разраб. |
Денисова |
Определение количества ГПА, АВО и ПУ |
Лит |
Лист |
Листов |
||
|
Провер. |
Дудин С.М. |
КП |
|||||
ТюмГНГУгр. НТХ-03-2 |
|||||||
|
Н.контр. |
|||||||
|
Утв. |