Реферат - помпаж відцентрового нагнітача
-
1. Введення
Один з основних ознак, що передвіщають аварію відцентрових машин, - наближення їх режиму до мінімальної граничної зоні робочих характеристик, т. Е. До кордону помпажа. Помпаж відцентрового нагнітача є наслідком роботи при високих ступенях стиснення і малих витратах в зоні нестійких режимів, наприклад, в результаті зміни режиму нагнетательной ємності, газопроводу, зростання опору на вході або виході нагнітача, мимовільної перестановки кранів, аварійної зупинки одного з послідовно працюючих нагнітачів та інших причин, пов'язаних зі зменшенням витрат газу через нагнітач.
2.Помпаж відцентрового нагнітача
У відцентрових нагнітачах обертовим робочим колесом газу повідомляється велика швидкість з подальшим перетворенням кінетичної енергії потоку в роботу стиснення повітря, що нагнітається газу. Зв'язок 'між основними параметрами робочого процесу нагнітача (подачею, ступенем стиснення, споживаної потужністю і політ-ропіческім ККД) виражається газодинамической характеристикою.
Газ, що надходить в відцентрові нагнітачі газоперекачувальних агрегатів, необхідно очищати від механічних домішок, вологи і конденсату. Наявність механічних домішок в газі може викликати пошкодження відцентрових нагнітачів. Після компримування газу, що транспортується в відцентрових нагнітачах його температура зростає до 50-80 ° С. Така температура газу може бути причиною зниження його подачі по газопроводу і викликати великий температурний перепад
Газ, що потрапляє на головні споруди магістрального газопроводу зі збірних пунктів промислу, містить механічні домішки (пісок, пил, металеву окалину і ін.) І рідини (пластову воду, конденсат і масло). Перед подачею в газопровід його очищають і осушують, так як без попередньої підготовки він буде засмічувати трубопровід, викликати передчасний знос запірної і регулюючої арматури, порушувати роботу контрольно-вимірювальних приладів. Тверді частинки, потрапляючи в компресорні установки. прискорюють знос поршневих кілець, клапанів і ціліндровГВ відцентрових нагнітачах вони прискорюють знос робочих коліс і самого корпусу нагнітача. Рідкі домішки, накопичуючись в понижених місцях газопроводу, будуть звужувати його перетин, сприяти утворенню гідратів і гідравлічних пробок.
На КС здійснюються такі основні технологічні процеси: очищення газу, що транспортується від механічних і рідких домішок, стиснення газу в відцентрових нагнітачах або поршневих машинах, охолодження газу після стиснення в спеціальних охолоджувальних пристроях, вимір і контроль технологічних параметрів, управління режимом роботи газопроводу шляхом зміни кількості працюючих ГПА і режимного стану самих ГПА.
Існує кілька способів охолодження газу: зрошувальне охолодження, із застосуванням апаратів повітряного охолодження (АВО) і штучне охолодження за допомогою холодильних машин компресійного або абсорбційного типів (КХМ або АХМ). З огляду на особливість транспорту газу по газопроводах, пов'язану з великою об'ємною продуктивністю і наявністю у великій кількості теплоти низькотемпературного потенціалу на КС з газотурбінним приводом, економічно виправданим буде застосування на газопроводі АХМ, а не КХМ. У цьому випадку на відміну від АВОГ доцільно охолоджувати газ до стиснення в відцентрових нагнітачах. При цьому матиме місце або збільшення пропускної здатності, або зниження потужності ГПА за рахунок збільшення щільності газу при постійній витраті.
Щоб позбутися від непотрібних переборовши по qt, слід враховувати обмеження, наприклад по об'ємній витраті на відцентрових нагнітачах.
Приводом для відцентрових нагнітачів є газотурбінні установки або електричні двигуни,
На компресорних станціях магістральних газопроводів для приводу відцентрових нагнітачів використовують газотурбінні установки відкритого типу, коли зовнішнє повітря, пройшовши процес стиснення, систему підведення тепла і процес розширення, викидається в атмосферу. Вони виготовляються з найпростішим тепловим схемами без проміжного охолодження повітря при стисненні з одноразовим підведенням тепла, з регенерацією або без регенерації тепла відхідних газів.
В якості приводу відцентрових нагнітачів використовують електродвигуни. Залежно від числа, потужності агрегатів і числа компресорних цехів на майданчику КС напруга живильних ліній на першому місці може бути 110, 220 і 330 кВ. На другому ступені, як-права, рекомендується напруга 10 кВ.
Застосовувані на КС елактродвігателі АФ3-4500-1500, СТМ-4000-2, СТД-4000-2 призначені для приводу відцентрових нагнітачів типу 280 через підвищувальний редуктор і дозволяють працювати з колесами діаметром 564, 590, 600 і € 20 мм в залежності від продуктивності і вхідного тиску КС.
3.Протівопомпажная захист ЦБН
Помпаж, або нестійкий режим роботи, нагнітача є найбільш небезпечним автоколивальних режимом в системі нагнітач - газопровід, що приводить до зриву потоку в проточній частині нагнітача.
Зовні помпаж проявляється у вигляді ударів, сильної вібрації нагнітача, окремих періодичних поштовхів, в результаті чого можливі руйнування робочого колеса нагнітача, пошкодження наполегливої підшипника, руйнування лабіринтових ущільнень і т.д. Виникнення помпажа в нагнітачі викликає коливання частоти обертання і температури газу РТУ, що приводить в обертання нагнітач, і, як наслідок, до виникнення нестійкої роботи осьового компресора, що, в свою чергу, призводить до аварійної зупинки ГПА.
Причинами виникнення помпажа є зміна характеристики мережі (газопроводу), внаслідок:
- коливань тиску газу в газопроводі;
- впливу паралельно включених, але більш напірних нагнітачів;
- неправильної або несвоєчасної перестановки кранів в трубної обв'язки нагнітача.
Зміна режиму роботи нагнітача до значного зменшення витрат газу (приблизно до 60% розрахункового значення), внаслідок:
- зниження частоти обертання нагнітача нижче допустимої;
- погіршення технічного стану газотурбінного приводу;
- попадання сторонніх предметів на захисну решітку нагнітача і її обмерзання і ін.
Режими роботи нагнітача по витраті газу, як правило, обмежуються 10% -м запасом від кордону помпажа (рис) і визначаються як:
Приклад 3.2. Визначити запас стійкої роботи нагнітача ГПА-Ц-6,3 / 56М-1, 45, що має наступні параметри робочого режиму: тиск газу на вході нагнітача = 3,9 МПа, тиск газу на виході нагнітача = 5,3 МПа, температура газу на вході = 16 ° С, частота обертання нагнітача = 8100 об / хв, продуктивність нагнітача = 475 тис.н · м / ч, щільність газу = 0,676 кг / м.
Рішення. Відносна щільність газу по повітрю
R = = 52,2 кг · м / кг · K 512 Дж / кг · K. (3.3)
Коефіцієнт стисливості газу за параметрами входу визначається по номограмі рис. 1.1, або по співвідношенню [2]:
де - співвідношення температур газу на вході і критичної
- співвідношення тисків газу на вході і критичного
- критична температура (= 190,1 К);
Щільність газу на вході
Об'ємна продуктивність нагнітача
Наведена об'ємна продуктивність
Запас стійкої роботи нагнітача
де = 135 м / хв визначається за влучним висловом нагнітача.
Експлуатаційний персонал повинен за показаннями штатних приладів періодично контролювати стан робочої точки на характеристиці нагнітача і не допускати її наближення до небезпечної зони, для чого при роботі на часткових режимах необхідно підвищувати частоту обертання нагнітача або зменшувати натиск і витрату паралельно працює групи нагнітачів. При виникненні помпажа необхідно відкрити пропускний кран, що з'єднує лінію нагнітання з всмоктуючої, при цьому витрата газу через нагнітач збільшиться, а ступінь стиснення знизиться, робоча точка нагнітача переміститься вправо від кордону помпажа (див. Рис).
Мал. Принципова характеристика нагнітача з лініями обмеження по помпажу;
- об'ємна витрата газу; - відносний політропний натиск;
1 - нормальний режим роботи нагнітача; 1 '- режим роботи нагнітача після відкриття перепускного крана;
1 '' - режим повного відкриття перепускного крана;
1 '' '- режим роботи нагнітача з малими збуреннями. I - лінія контролю помпажа;
і т.д.