Файл: Гидравлический расчет мг исходные данные для расчета.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 181
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3:
.
5.16. Приведенная паспортная объемная производительность второго ЦН, м3/мин:
,
где QЦН0 – коммерческая производительность ЦН по паспорту, млн м3/сут, (см. табл. 4.1); ρст.пр – стандартная плотность приведенного состава ПГ, определена в п. 5.2.
По полученному значению Qv2ЦН0пр для π2ЦН0на характеристику ЦН наносим точку 02 (см. рис. 5.3).
5.17. Плотность газа на входе в ЦН в соответствии с заданными режимом работы и составом ПГ, кг/м3:
.
5.18. Объемная производительность нагнетателя, м3/мин:
,
где ρст– плотность ПГ заданного состава при стандартных условиях (п. 1.1), QЦН – коммерческая производительность ЦН, млн м3/сут, (см. табл. 4.2).
5.19. Приведенная объемная производительность второго ЦН, м3/мин:
.
По полученному значению приведенной объемной производительности
для πЦН =1,2 на характеристику ЦН ПГ наносим точку Р2 (см. рис. 5.3).
С характеристики для точек Р1 и Р2 снимаем значения относительной приведенной мощности ЦН
, относительной приведенной частоты вращения ротора ЦН 
и политропического КПД нагнетателя ηпол.
5.20. Приведенные обороты первого и второго ЦН для состава ПГ, указанного на характеристике, об/мин:
и 
,
где n0– номинальная частота вращения ротора ЦН (см. табл. П5.1), об/мин.
5.21. Физические частоты вращения роторов центробежных нагнетателей, об/мин:
и 
.
Частота вращения ротора нагнетателя не должна превышать номинальную частоту вращения более чем на 10 %, должно выполняться условие
. Если оно не выполняется, то необходимо выбрать другой ЦН.
5.22. Мощность потребляемого ЦН, кВт:
и 
.
Проверяем на соответствие условию:
,
где N0– номинальная мощность ЦН (см. табл. П5.1), кВт. Если условие не выполняется, то необходимо подобрать другой ЦН.
5.23. Оценка запаса устойчивой работы ЦН относительно паспортных характеристик:
и 
.
Изменение запаса устойчивой работы Δку относительно паспортных данных должно составлять не более 15 %. Если это условие не выполняется, то необходимо подобрать другой нагнетатель.
5.2. Подбор пылеуловителей
Для очистки технологического газа, поступающего на КЦ, от твердых и жидких примесей для предотвращения загрязнения и эрозии оборудования и трубопроводов применяют пылевлагоулавливающие устройства различной конструкции. В большинстве случаев в компрессорных цехах очистка газа проводится в одну ступень в пылеуловителях (ПУ) масляных или мультициклонных. Двухступенчатая система очистки (пылеуловители и фильтры-сепараторы) устанавливается на компрессорных станциях, близко расположенных к месторождению, и после подводных переходов (по необходимости). Сегодня наиболее применимы мультициклонные ПУ (рис. 5.4).
Мультициклонный пылеуловитель представляет собой сосуд, внутренняя полость которого разделена на три части: верхнюю, свободную от каких-либо устройств; среднюю, где находятся циклонные элементы; нижнюю, где собираются конденсат и механические примеси. Очищаемый газ поступает в среднюю часть мультициклонного пылеуловителя. Затем через вихревые устройства циклонов газ поступает в нижнюю часть мультициклона, где происходит оседание всех примесей.
Рис. 5.4. Пылеуловитель мультициклонный:
1 – муфта; 2 – люк для чистки; 3, 4 –дренажи; 5 – штуцер автоматического сброса
конденсата; 6 – штуцер датчика уровня жидкости; 7 – циклонный элемент;
8 – переливная труба
Газ, освобожденный от частиц пыли и жидкости, проходит по внутренним трубкам циклонов, попадает в верхнюю часть и далее
направляется в газопроводы. Мультициклоны эффективно очищают газы, содержащие сухие механические примеси, очистка от механических примесей и конденсата малоэффективна, так как они быстро забивают конусную часть циклонных элементов, при этом образуя наросты и пробки. Мультициклоны приходится останавливать для чистки и промывки циклонных элементов.
В данной работе очистка технологического газа проводится в одну ступень в мультициклонных пылеуловителях. По рабочему давлению МГ подбирается пылеуловитель (табл. П5.5). Так как состав перекачиваемого газа, его плотность отличается от стандартной, то необходимо скорректировать пределы производительности пылеуловителя.
5.24. Минимальная и максимальная производительность пылеуловителя, мл м3/сут:
и 
,
где kПУ – коэффициент изменения производительности пылеуловителей, kПУ = 0,97; Q0 –паспортная производительность ПУ (см. табл. П5.5).
5.25. Необходимое число пылеуловителей
,
округляем число пылеуловителей до ближайшего целого.
5.26. Минимального расход газа через пылеуловитель
,
при этом должно выполнятся условие
. Если оно не выполняется, то необходимо подобрать другой пылеуловитель.
5.27. Максимальная производительность ПУ при отключении одного из аппаратов
.
Необходимо выполнение условия
, чтобы при отключении одного из ПУ нагрузка на оставшиеся в работе не выходила за пределы их максимальной паспортной производительности
5.3. Подбор аппаратов воздушного охлаждения
Компримирование технологического газа в газоперекачивающих агрегатах сопровождается увеличением температуры. Для предотвращения нарушения устойчивости и прочности труб и покрывающей их изоляции, для уменьшения объема транспортирования газа и снижении коэффициента гидравлических потерь проводится охлажление технологического газа после его компримирования в ЦН. Для охлаждения природного газа,
подаваемого в магистраль, на КЦ используются аппараты воздушного охлаждения (АВО), которые имеют ряд преимуществ перед другими типами теплообменных аппаратов: не требуют предварительной подготовки теплоносителей, надежны в эксплуатации, экологически чисты, имеют простые схемы подключения.
АВО включают в себя следующие основные узлы и агрегаты: секции оребренных теплообменных труб различной длины, вентиляторы с электроприводом, диффузоры и жалюзи для регулировки производительности воздуха, несущие конструкции, в некоторых случаях механизмы регулирования (рис. 5.5). Оребренные трубы собираются в пучки, образующие секции, с различным числом ходов по трубному пространству. Ширина, высота и длина секций различных аппаратов зависят от числа рядов и длины труб.
Рис. 5.5. Аппарат воздушного охлаждения типа с двумя вентиляторами
К рассмотрению принимаем несколько типов АВО (табл. П5.6). По номинальной производительности аппаратов и известной производительности через КЦ определяем необходимое количество АВО nАВО каждого типа и рассчитываем требуемую производительность одного аппарата каждого типа по теплоотводу
и по расходу газа G. Оптимальная температура охлаждения газа tН2 принимается по рекомендациям [10] на 10–15 °С выше расчетной среднегодовой температуры наружного воздуха t.
5.28. Среднегодовая температура наружного воздуха, °С:
,
где t– среднегодовая температура наружного воздуха для выбранного региона (табл. П5.7); δt – поправка на изменчивость климатических данных, применяемая равной 2 °С.
5.29. Температура охлаждения природного газа после АВО, °С:
.
5.30. Общее количество тепла, подлежащее отводу от газа на установке, Дж/с:
,
где tвыхЦН – температура газа на входе в АВО, равная температуре газа на выходе из ЦН, °С;
ср – теплоемкость природного газа, определен в п. 1.20), Дж/кгК; G –массовый расход газа (определен в п. 1.2), кг/с.
5.31. Предварительное определение количества АВО
,
где G0 – массовый расход природного газа через АВО (см. табл. П5.6). Округляют nАВО в большую сторону и уточняют расход через аппарт охлаждения газа:
.
5.32. Производительность одного АВО по теплоотводу, Дж/с:
.
5.33. Плотность воздуха на входе в АВО, кг/м3:
,
где Ра – атмосферное давление (МПа), принимаем Ра = 0,1013 МПа.
5.34. Температура охлаждающего воздуха на выходе из АВО, °С:
,
где Qвент– объемный расход воздуха, подаваемого всеми вентиляторами секции АВО (см. табл. П5.6), м3/с; сРвоз – теплоемкость воздуха, принимаем сРвоз = 1005,0 Дж/кгК.
Необходимо выполнение условия:
.
Проверка принятого числа АВО по поверхности теплопередачи секции АВО.
5.35. Тепловой напор в АВО
.
5.36. Поправка на сложность схемы тока
,
где i – число ходов газа в аппарате (i = 1...4); ε∆1 – поправка, определяемая по рис. П5.1, в зависимости от параметров R и Р:
и 
.
5.37. Температурный напор для любой сложной схемы течения теплоносителей
.
5.38. Требуемая поверхность теплопередачи, м2:
,
где k– коэффициент теплопередачи (см. табл. П5.6).
5.39. Фактическая поверхность теплопередачи (для данного типа АВО), увеличенная на 10 %, с учетом возможного выхода из строя отдельных вентиляторов и загрязнения поверхностей теплообмена:
.
При расчете необходимо выполнение условия
.5.16. Приведенная паспортная объемная производительность второго ЦН, м3/мин:
,где QЦН0 – коммерческая производительность ЦН по паспорту, млн м3/сут, (см. табл. 4.1); ρст.пр – стандартная плотность приведенного состава ПГ, определена в п. 5.2.
По полученному значению Qv2ЦН0пр для π2ЦН0на характеристику ЦН наносим точку 02 (см. рис. 5.3).
5.17. Плотность газа на входе в ЦН в соответствии с заданными режимом работы и составом ПГ, кг/м3:
.5.18. Объемная производительность нагнетателя, м3/мин:
,где ρст– плотность ПГ заданного состава при стандартных условиях (п. 1.1), QЦН – коммерческая производительность ЦН, млн м3/сут, (см. табл. 4.2).
5.19. Приведенная объемная производительность второго ЦН, м3/мин:
.По полученному значению приведенной объемной производительности
для πЦН =1,2 на характеристику ЦН ПГ наносим точку Р2 (см. рис. 5.3). С характеристики для точек Р1 и Р2 снимаем значения относительной приведенной мощности ЦН
, относительной приведенной частоты вращения ротора ЦН и политропического КПД нагнетателя ηпол. 5.20. Приведенные обороты первого и второго ЦН для состава ПГ, указанного на характеристике, об/мин:
и ,где n0– номинальная частота вращения ротора ЦН (см. табл. П5.1), об/мин.
5.21. Физические частоты вращения роторов центробежных нагнетателей, об/мин:
и .Частота вращения ротора нагнетателя не должна превышать номинальную частоту вращения более чем на 10 %, должно выполняться условие
. Если оно не выполняется, то необходимо выбрать другой ЦН.
5.22. Мощность потребляемого ЦН, кВт:
и .Проверяем на соответствие условию:
,где N0– номинальная мощность ЦН (см. табл. П5.1), кВт. Если условие не выполняется, то необходимо подобрать другой ЦН.
5.23. Оценка запаса устойчивой работы ЦН относительно паспортных характеристик:
и .Изменение запаса устойчивой работы Δку относительно паспортных данных должно составлять не более 15 %. Если это условие не выполняется, то необходимо подобрать другой нагнетатель.
5.2. Подбор пылеуловителей
Для очистки технологического газа, поступающего на КЦ, от твердых и жидких примесей для предотвращения загрязнения и эрозии оборудования и трубопроводов применяют пылевлагоулавливающие устройства различной конструкции. В большинстве случаев в компрессорных цехах очистка газа проводится в одну ступень в пылеуловителях (ПУ) масляных или мультициклонных. Двухступенчатая система очистки (пылеуловители и фильтры-сепараторы) устанавливается на компрессорных станциях, близко расположенных к месторождению, и после подводных переходов (по необходимости). Сегодня наиболее применимы мультициклонные ПУ (рис. 5.4).
Мультициклонный пылеуловитель представляет собой сосуд, внутренняя полость которого разделена на три части: верхнюю, свободную от каких-либо устройств; среднюю, где находятся циклонные элементы; нижнюю, где собираются конденсат и механические примеси. Очищаемый газ поступает в среднюю часть мультициклонного пылеуловителя. Затем через вихревые устройства циклонов газ поступает в нижнюю часть мультициклона, где происходит оседание всех примесей.
Рис. 5.4. Пылеуловитель мультициклонный:
1 – муфта; 2 – люк для чистки; 3, 4 –дренажи; 5 – штуцер автоматического сброса
конденсата; 6 – штуцер датчика уровня жидкости; 7 – циклонный элемент;
8 – переливная труба
Газ, освобожденный от частиц пыли и жидкости, проходит по внутренним трубкам циклонов, попадает в верхнюю часть и далее
направляется в газопроводы. Мультициклоны эффективно очищают газы, содержащие сухие механические примеси, очистка от механических примесей и конденсата малоэффективна, так как они быстро забивают конусную часть циклонных элементов, при этом образуя наросты и пробки. Мультициклоны приходится останавливать для чистки и промывки циклонных элементов.
В данной работе очистка технологического газа проводится в одну ступень в мультициклонных пылеуловителях. По рабочему давлению МГ подбирается пылеуловитель (табл. П5.5). Так как состав перекачиваемого газа, его плотность отличается от стандартной, то необходимо скорректировать пределы производительности пылеуловителя.
5.24. Минимальная и максимальная производительность пылеуловителя, мл м3/сут:
и ,где kПУ – коэффициент изменения производительности пылеуловителей, kПУ = 0,97; Q0 –паспортная производительность ПУ (см. табл. П5.5).
5.25. Необходимое число пылеуловителей
,округляем число пылеуловителей до ближайшего целого.
5.26. Минимального расход газа через пылеуловитель
,при этом должно выполнятся условие
. Если оно не выполняется, то необходимо подобрать другой пылеуловитель. 5.27. Максимальная производительность ПУ при отключении одного из аппаратов
.Необходимо выполнение условия
, чтобы при отключении одного из ПУ нагрузка на оставшиеся в работе не выходила за пределы их максимальной паспортной производительности 5.3. Подбор аппаратов воздушного охлаждения
Компримирование технологического газа в газоперекачивающих агрегатах сопровождается увеличением температуры. Для предотвращения нарушения устойчивости и прочности труб и покрывающей их изоляции, для уменьшения объема транспортирования газа и снижении коэффициента гидравлических потерь проводится охлажление технологического газа после его компримирования в ЦН. Для охлаждения природного газа,
подаваемого в магистраль, на КЦ используются аппараты воздушного охлаждения (АВО), которые имеют ряд преимуществ перед другими типами теплообменных аппаратов: не требуют предварительной подготовки теплоносителей, надежны в эксплуатации, экологически чисты, имеют простые схемы подключения.
АВО включают в себя следующие основные узлы и агрегаты: секции оребренных теплообменных труб различной длины, вентиляторы с электроприводом, диффузоры и жалюзи для регулировки производительности воздуха, несущие конструкции, в некоторых случаях механизмы регулирования (рис. 5.5). Оребренные трубы собираются в пучки, образующие секции, с различным числом ходов по трубному пространству. Ширина, высота и длина секций различных аппаратов зависят от числа рядов и длины труб.
Рис. 5.5. Аппарат воздушного охлаждения типа с двумя вентиляторами
К рассмотрению принимаем несколько типов АВО (табл. П5.6). По номинальной производительности аппаратов и известной производительности через КЦ определяем необходимое количество АВО nАВО каждого типа и рассчитываем требуемую производительность одного аппарата каждого типа по теплоотводу
и по расходу газа G. Оптимальная температура охлаждения газа tН2 принимается по рекомендациям [10] на 10–15 °С выше расчетной среднегодовой температуры наружного воздуха t.5.28. Среднегодовая температура наружного воздуха, °С:
,где t– среднегодовая температура наружного воздуха для выбранного региона (табл. П5.7); δt – поправка на изменчивость климатических данных, применяемая равной 2 °С.
5.29. Температура охлаждения природного газа после АВО, °С:
.5.30. Общее количество тепла, подлежащее отводу от газа на установке, Дж/с:
,где tвыхЦН – температура газа на входе в АВО, равная температуре газа на выходе из ЦН, °С;
ср – теплоемкость природного газа, определен в п. 1.20), Дж/кгК; G –массовый расход газа (определен в п. 1.2), кг/с.
5.31. Предварительное определение количества АВО
,где G0 – массовый расход природного газа через АВО (см. табл. П5.6). Округляют nАВО в большую сторону и уточняют расход через аппарт охлаждения газа:
.5.32. Производительность одного АВО по теплоотводу, Дж/с:
.5.33. Плотность воздуха на входе в АВО, кг/м3:
,где Ра – атмосферное давление (МПа), принимаем Ра = 0,1013 МПа.
5.34. Температура охлаждающего воздуха на выходе из АВО, °С:
,где Qвент– объемный расход воздуха, подаваемого всеми вентиляторами секции АВО (см. табл. П5.6), м3/с; сРвоз – теплоемкость воздуха, принимаем сРвоз = 1005,0 Дж/кгК.
Необходимо выполнение условия:
.Проверка принятого числа АВО по поверхности теплопередачи секции АВО.
5.35. Тепловой напор в АВО
.5.36. Поправка на сложность схемы тока
,где i – число ходов газа в аппарате (i = 1...4); ε∆1 – поправка, определяемая по рис. П5.1, в зависимости от параметров R и Р:
и .5.37. Температурный напор для любой сложной схемы течения теплоносителей
.5.38. Требуемая поверхность теплопередачи, м2:
,где k– коэффициент теплопередачи (см. табл. П5.6).
5.39. Фактическая поверхность теплопередачи (для данного типа АВО), увеличенная на 10 %, с учетом возможного выхода из строя отдельных вентиляторов и загрязнения поверхностей теплообмена:
.При расчете необходимо выполнение условия