Корж В.В. Эксплуатация и ремонт оборудования насосных и компрессорных станций

Подождите немного. Документ загружается.

10-0

= с/см

* 20,7

Удельное давление

Р'

уд

кгс/ см

Р'

уд

=(к

-0,5)-Р,

где Р - давлении среды в камере уплотнения, кгс/см

, Р =

АО

кгс/см

;

Р'

уд

= (0,56 - 0,5)-40 = 2,4 кгс/ см

Результирующее удельное давление в паре трения по формуле макси-

мальном сжатии пружин

д,

кгс/см

Руд

Р'уд

Руд>

уд

2,4 + 2,9 = 5,3 кгс/см

Такое значение удельного давления соответствует рекомендуемому

3,5...7 кгс/см

3.1.5 Расчет основных параметров оборудования ГРС

3.1.5.1 Температурный режим газораспределительных станций

В связи с тем, что на ГРС производится снижение давления газа, это приво-

дит к соответствующему его охлаждению. В результате могут образоваться гидра-

ты и сильно охладиться регулирующие клапаны, запорная аппаратура,

контрольно-измерительные приборы и трубопроводы, что нарушает работу стан-

ций. Для борьбы с гидратообразованиями на ГРС применяют автоматическую по-

дачу в газопровод метанола и подогрев газа. На некоторых ГРС внедрены

пневматические автоматы для подачи метанола (ввод метанола в поток газа).

Подогрев газа применяют главным образом на ГРС, где ожидается посту-

пление неосушенного газа при резких перепадах давления, когда наблюдается

значительное охлаждение газа. Для подогрева используются специальные теп-

лообменники. Конструкция теплообменников, а также схема блока подогрева

зависит от давления, температуры и количества поступающего на ГРС газа.

Количество тепла, необходимое для подогрева газа Q, ккал/ч (кДж/ч)

Q = VjJZyAt,

где V

- расход газа, м

/ч, при 0°С и 760 мм рт. ст.;

- плотность газа, кг/м , при 0°С и 760 мм рт. ст.;

- удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, для

природных газов, равная 0,5 ккал/(кг-°С)(2,3 кДж/(кг-°С));

At - температура подогрева газа, °С, равная примерно 4... 5°С и более

в зависимости от температуры и давления газа до и после ГРС.

171

Поскольку температура газа зависит от перепада давления, коэффициента

Джоуля-Томсона и изменения скорости движения газа, температуру газа после

регулирующего клапана /2, °С, определяют по формуле

col

к =Ч ~

i(Pi ~ Рг) ~ —

•

' ,

где - температура газа до регулятора давления, °С;

- коэффициент Джоуля-Томсона, С/ Па;

- давление газа до регулятора, МПа;

Р2

- давление газа после регулятора, МПа;

0)2

- линейная скорость газа после регулятора, м/с;

COl

- линейная скорость газа до регулятора, м/с.

Зададимся необходимыми данными и определим температуру газа (ме-

тана) на выходе из ГРС и количество тепла, необходимого для подогрева газа

до регулятора давления.

Исходные данные:

- температура газа до регулятора давления t

}

= 29,8 С;

- абсолютное давление до редуцирующего клапана pi = 2,3-10

Па;

- абсолютное давление после редуцирующего клапана р

= 1,2'Ю

Па;

- линейная скорость газа до клапана a>i = 25м/с;

- теплоемкость метана С

= 2300 Дж/(кг-°С);

- коэффициент Джоуля-Томсона Д =4-10

С/Па;

- расход газа V

= 42250 м

/ч;

- плотность газа р

0,71 кг/м

Диаметры трубопроводов до и после регуляторов равны.

Линейная скорость газа после регулятора из условия равенства диаметров

до и после клапана а>

, м/с

СО

= СО

•

_ 2,3-Ю

„„ ,

со,

= 25 = 47 м/с.

1,2-10

Температура газа после регулирующего клапана t

, °С

col

h=k~ Ц (Pi -р

)-—•

' ;

- 25

L = 29,8 -

4 •

10~

(2,3 -1,2)

• 10~

« 25 °С.

2-2300

128

Количество тепла, необходимого для подогрева газа до регулятора давле-

ния Q, кДж/ч

Q = VjJZyAt,

Q = 42250-0,71 -2,3-(29,8-25) = 331172 кДж/ч.

3.1.5.2 Выбор предохранительных

регулирующих клапанов для ГРС

При выборе типоразмеров предохранительных и регулирующих клапанов

для ГРС пользуются следующей методикой расчета.

Предохранительные клапаны рассчитывают на полную пропускную спо-

собность ГРС с тем, чтобы после сброса давления (превышающего нормальное

рабочее) за клапанами не могло создаваться давление, выше рабочего более чем

на 15%. Клапаны должны открываться при повышении давления газа на 25%

сверх рабочего. Для быстрого сброса газа низкого давления (0,5...2,8 кгс/см

)

применяют специальные предохранительные клапаны типа С1111К, для сброса

газа среднего давления (16 кгс/см

) - клапаны типа ППК, величина открытия

которых составляет (0,25... 0,36)-d

(где d

- диаметр сопла или седла).

Предохранительные клапаны выбирают по их пропускной способности

G, кг/ч:

l,59aFB

j(p

-p

')p

где а - коэффициент расхода газа клапаном (для стандартных конст-

рукций типов СППК4 и ППК4 а = 0,5... 0,8);

F - площадь сечения клапана, равная наименьшей площади в про-

точной части, мм

;

pi - максимальное избыточное давление перед предохранительным

клапаном, кгс/см

;

pi - избыточное давление за предохранительным клапаном, кгс/см

;

pi - плотность среды для параметров р

' и \ кг/м

;

ti' - температура газа перед клапаном, °С;

В - коэффициент, зависящий от показателя адиабаты К и перепада дав-

ления pi/pi \ при сбросе в атмосферу В принимается по таблице 15.

Таблица 15

Значение коэффициента В

К 1,0 1,14 1,34 1,3

1,4

2,0 3,0 4,0 6,0 10,0

в 0,43 0,45 0,46 0,47 0,48 0,54 0,61 0,66 0,72 0,79

173

Из вышеприведенной формулы определяют величину F, а затем по ката-

логу подбирают предохранительный клапан, у которого ближайшая величина F

больше расчетной величины.

Регулирующие клапаны выбирают также по их пропускной способности.

Поскольку пропускная способность регулирующего клапана зависит от режима

истечения газового потока через регулирующий клапан, необходимую макси-

мальную пропускную способность Ку, м

/ч, определяют по двум уравнениям:

- щжАр<р

514 уАр-р

- при 4P>Pi/2

=—JpJ-

V 5j|V"«

где Ар - перепад давления на регулирующем клапане, кгс/см

ЛР=Р1 ~Р2

где р: - абсолютное давление до регулирующего клапана, кгс/см

;

- абсолютное давление после регулирующего клапана, кгс/см

;

Q - максимальный расход среды, м

/ч;

- плотность среды (при 760 мм вод. ст. и 0° С), кг/м

;

Т - абсолютная температура среды, К.

Условная пропускная способность регулирующего клапана K

, м

/ч

=1,2 K

По найденной условной пропускной способности по каталогу подбирают

ближайший больший по отношению к K

условный проход регулирующего

клапана.

Подберем предохранительный клапан. Исходные данные:

- среда - природный газ (98% метана);

- расход газа V

= 42250 м

/ч;

- абсолютное давление защищаемой системы

12 кгс/см

(1,2 МПа);

- температура газа =25 °С.

Сброс происходит из предохранительного клапана в атмосферу:

- коэффициент адиабаты газа К = 1,31;

- коэффициент сжимаемости газа z = 0,9.

Необходимое проходное сечение предохранительного клапана F, мм

1,59 aB^(p;-p

174

175

3.2 Расчет маслосистемы НПС

3.2.1 Исходные данные к расчету

Исходные данными для проектирования маслосистемы с воздушным ох-

лаждением являются:

- давление в трубопроводах системы маслоснабжения, р

, МПа;

- энтальпия масла до насосных агрегатов, /

м1

, кДж/кг;

- энтальпия масла после насосных агрегатов, /

м2

, кДж/кг;

- плотность масла при 20°С, р

, кг/м

;

- кинематическая вязкость масла при 20°С, v

, м

/с;

- температура воздуха перед калорифером, Т

вн

, К;

- температура воздуха после калорифера, Т

ек

, К;

- средняя температура воздуха, Т

ср

, К;

- средняя температура масла, Т

ср

, К;

- молярная масса воздуха, М, кг/моль;

- подача насоса, Q, м

/ч;

- расход масла в подводящем трубопроводе, идущим на магистральные

насосы, Q, м

/ч;

- длина трубопровода подводящего,

м;

- длина подводящего трубопровода, идущего на магистральные насосы,

^рнм =

- длина трубопровода отводящего, /

,м;

- длина трубопровода подачи масла на подшипники, /

, м;

128

- длина трубопровода, соединяющего аккумулирующий бак с линией от-

вода, /

, м;

- диаметр трубопровода подводящего, D

, м;

- диаметр трубопровода отводящего, D

, м;

- диаметр трубопровода подачи масла на подшипники, D

, м;

- диаметр трубопровода, соединяющего аккумулирующий бак с линией

отвода, D

, м;

- толщина стенки трубопровода подводящего, <5j, м;

- толщина стенки трубопровода отводящего, S

, м;

- толщина стенки трубопровода подачи масла на подшипники, 8

, м;

- толщина стенки трубопровода соединяющего аккумулирующий бак с

линией отвода, S

, м;

- массовый расход масла, G

, кг/с;

- время торможения инерционное, t

, сек;

- плотность масла при 20°С, р

, кг/м

3.3 Расчет трубопроводов системы маслоснабжения

Предварительно задаются параметрами трубопроводов (условным диа-

метром и толщиной стенки) и принимают марку стали с соответствующим ей

пределом текучести

[ <т

], МПа.

Далее проводят проверку трубопровода на прочность.

Условие прочности трубопровода

\<7

расч L Т J '

где СГрасч - расчетный предел прочности, МПа,

(n-p-D„-2-S-p-n)-k

-k

арасч

2-S-m

8 - толщина стенки трубопровода, мм;

п - коэффициент надежности для временных длительных нагрузок

и внутреннего рабочего давления в трубопроводе;

- наружный диаметр трубопровода, мм;

р - давление в системе маслоснабжения, МПа;

т - коэффициент условий работы трубопровода;

128

- коэффициент надежности по материалу;

- коэффициент надежности по назначению трубопровода.

Если прочность трубопровода не обеспечивается, принимают следующий

в ряду диаметр трубопровода и толщину стенки.

3.4 Расчет системы воздушного охлаждения масла

3.4.1 Выбор типа калорифера

Необходимая площадь живого сечения калорифера, f

, м'

,0,-р.

з,

где Q

- расход воздуха, необходимого для охлаждения масла, м /с;

= а •

ре

-р

\Т

ек

-Т

нк

)

- количество тепла, которое необходимо отводить от масла, кВт,

бт =

-('M2-'mi);

фактический массовый расход масла в системе, кг/с

-Q

3600 '

ре

массовая теплоемкость воздуха, Дж/(кг-К);

плотность воздуха, кг/м

;

весовая скорость воздуха в калорифере, кг/м

-с.

По значению необходимой площади живого сечения калорифера, f

, м

принимают тип калориферов и их количество.

К характеристикам калориферов относят:

- поверхность нагрева F

, м

;

- живое сечение по воздуху /

, м

;

- живое сечение по теплоносителю /

, м

;

- внутренний диаметр трубок d

, м;

- длину трубок /

, м.

Далее выполняют проверку условия нормальной работы системы

128

3.4.2 Проверка условия нормальной работы системы воздушного

охлаждения

В проверку условий нормальной работы системы входит:

- определение режима течения масла в калорифере;

- условие теплового баланса.

Условие ламинарного движения жидкости

Re <2300,

где Re - число Рейнольдса,

м'

———;

V20

- линейная скорость масла в калорифере, м/с,

= ^ ;

Р20' /м

- количество калориферов, шт.

Условие выполняется.

Следовательно, течение масла в калорифере - ламинарное.

Условие теплового баланса для нормальной работы системы

Qt^Q >

т.факт

где б

тфа1СГ

фактическая теплоотдача в калориферах, Вт

К - коэффициент теплоотдачи в калориферах при ламинарном

режиме течения, Вт/(м

-град)

d V 1

М 1 М

- коэффициент теплопроводности масла, Вт/(м-град)

Я =1^.(1-0,00047-Т ),

Р20

Ре

- число Пекле для масла

Ре =

м-

м- АоЧ

рм

- теплоемкость масла, Дж/(кг-град).

128

3.4.3 Выбор вентиляторов

Для выбора вентилятора определяют необходимую производительность

по воздуху, Q

, м

/ч, по формуле

-3600.

3.5 Расчет высоты расположения аккумулирующего бака и объёма

маслобака

Высота расположения аккумулирующего бака рассчитывается исходя из

давления и напора, необходимого для обеспечения работы магистральных на-

сосов во время выбега.

Схема к расчету представлена на рисунке 38.

Рис. 38 Подводящие трубопроводы, идущие от общего маслопровода

к подшипникам магистрального насоса

1 - участок

с задвижкой и тройником; 2 - участок

с тройником; 3 - участок 3

с поворотом; 4 - участок 4;

- участок

с поворотом; 6 - общий подводящий

трубопровод; 7 - общий отводящий трубопровод;

- отводящие трубопроводы,

идущие от магистрального насоса к общему отводящему трубопроводу;

9 - насос магистральный

180