Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [ 44 ] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

инерции нагнетательного клапана, противодействием клапанных пружин и трением газа в трубопроводе, приводот к снижению давления до рк. -1 - линия расширения. В начале обратного хода поршня происходит расширение сжатого газа, оставшегося в полости вредного пространства Кс. В точке / давление падает несколько ниже, че.м давление во всасываюпцем коллекторе, после чего открывается всасывающий клапан и процесс повторяется.

Для оценки действительных отклонений подачи и затрачиваемой .мощности компрессора от теорепиеских пользуются следующими коэффициоп-тами. Коэффициент, подачи % - отношение фактически подаваемого объема V. за одпн рабочий ход к объему V, оиисываемо.чу поршнем за один ход. Ко.>ф-фициенщ наполнения или объе.чныГс коэффициент Ху - отношение объема газа, поступившего в цилиндр за время всасывания, Vi к объему, описанному поршне.м:

Xyr-Vi/V. (6.2)

Кроме того,

V = l-C[(P2/Pi)<--M, (6..S)

где С = Vc/V - относительная величина вредного пространства, % от объема цилиндра; plpi - отношение давлений нагнетания и всасывания; К - показатель адиабаты.

Коэффициент дросселиротния кр учитывает уменьшение объема подаваемого газа К, вследствие сопротивления при всасывании и нагнетании ио отношению к Vi.

Xp-Fa/K,. (6.4

Среднее значение Хр составляет 0,9.)-0,98.

Коэффициент подогрева Xt учитывает влияние подогрева газа, поступающего в цилиндры во время всасывания. В связи с этим уменьшается массовая подача компрессора. Среднее значение Xt = 0,98 -f- 0,99. Коэффициент герметичности Хр учитывает утечки газа через неплотпости в поршневых я сальниковых кольцах и клапанах; Хг = 0,9.5 0,97. Коэффициент подачи X дает общую оценку действительного компрессора:

X - XyXi.tXr •

(6.5)

Механический к. п. д. т)м учитывает потери от трения в деталях машины и примерно равен 0,75-0,8. В газомотокомпрессоре, состоящем из компрессора и поршневого двигателя, он принимается совокупно как отношение индикаторной мощности компрессора к индикаторной мощности двигателя:

»1м=Ли„Д. к/Мшд. д. (6.6)

Подача компрессора двойного действия (одного цилиндра), мз/мин,

V = Xsn {2F-f), (6.7)

где S - ход поршня, м; п - число ходов за 1 мин; F - площадь поршня, м; / - площадь штока, м.

В формуле (6.7) V - фактический объем прокачиваемого газа, исчисленный в условиях приема. Если па входе давление будет выше атмосферного и равно Pi, то при той же температуре прокачиваемый объем увеличится в pi раз. Нормальная подача, приведенная к 20" С п 760 мм рт. ст., м/мин.

V„ = 293pi/ri,

(6.8)

где pi - абсолютное давление газа на входе, кгс/см; Ту - абсолютная температура газа на входе, °К.

Мощность, необходимая для адиабатического сжатия, л, с,.

тКр2/р.)<-"-Я;

(6.9)

конечная температура

(6.10)

Зависимости (6.6)-(6.10) дают возможность определить аналитически для конкретного компрессора и известных данных о составе газа, температуре всасываемого газа и давлениях в начале и конце сжатия подачу компрессора и затрачиваемую двигателем на сжатие мощность, а также температуру газа в конце сжатия. Количество рабочих машип в этом случае онределяется делением заданной подачи газопровода на подачу одного компрессора. Количество резервных агрегатов определяется расчетом исходя из неравномерности (сезонности) потребления газа и необходимости обеспечения планово-предупредительного ремонта оборудования. На КС, оборудованных поршневыми газомотокомпрессорами, количество резервных матгаш, как правило, должно составлять не менее 10% от расчетного количества рабочих машин.

Аналитический способ определения подачи компрессора и мощности двигателя очень громоздок, особенно при проработках нескольких вариантов. Поэтому в настоящее время определение подачи компрессора и загрузки двигателя ведут по графикам, составляемым заводом для различных модификаций газомотокомпрессоров. Графики полностью охватывают диапазон начальных и конечных давлений. В том случае, когда параметры газа на всасывании или нагнетании пе вписываются в имеющиеся модификации, необходимо создавать новую. Для этого составляется опросный лист, передаваемый заводу.

Основное оборудование станции. Газомотокомпрессоры. Наиболее широкое примепенпе на КС газопроводов с малой подачей (примерно до 5000 млн. мЗ/год). Сконструированы таким образом, что в одном блоке объединены поршневой компрессор и его газомоторпый привод; компрессор и газовый двигатель имеют общий коленчатый вал. Газомотокомпрессоры могут иметь от одной до четырех ступеней сжатия в зависимости от отношения давления на выходе к давлению на входе. Применяемые на промежуточных КС газомотокомпрессоры работают при давлении всасывания около 25 и конечном давлении 55 кгс/см в одну ступень сжатия. Преимуню-ствами этого типа машин являются: способность работать в широком диапазоне давлении; возможность регулирования подачи за счет изменения скорости вращения коленчатого вала и изменения объема вредного пространства, цилиндров компрессора; длительный срок службы; высокий к. п. д. (около 30%).

Стцественными недостатками газомотокомпрессоров являются: оольшая масса установки па единицу мощности (около 63 кг/л. с), большая неуравновешенность, требующая сооружения массивного фундамента, пульсирующая подача газа, нередко вызывающая расстройство коллекторов.

В конструктивном отношении газомотокомпрессор представляет собой блок с V-образпым расположением рабочих цилиндров двигателя и горизонтально навешенных цилиндров компрессора. Газомотор работает по двухтактному циклу со щелевой продувкой. Современные газомотокомпрессоры оборудуются газотурбинным наддувом.

Газоперекачивающий агрегат 5000. Представляет собою компоновку двух машин: газового двигателя внутреннего сгорания и пори)-невого компрессора оппозитной конструкции. Преимущества его следующие: уравновешивание масс, что позволяет поднять обороты компрессора и снизить затраты на фундамент; удобный подход ко всей машине, облегчающий ревизию и ремонт; уменьшение высоты здания, пеобходимого для установки агрегата. В Советском Союзе освоено производство таких ГПА на базе дизеля марки 61 завода «Русский дизель» и оппозитного компрессора 6М-125 Сумского завода тяжелого компрессоростроепия. В состав ГПЛ входят: компрессор с буферными емкостями, газовый двигатель, системы смазки и охла-ж деняя агрегата и управления.

Система очистки газа. Природный газ, используемый коммунально-бытовыми потребителями, должен отвечать требованиям ГОСТ 5542-50*, по которому содержание пыли и смолы в газе пе должна

превышать 1 мг/мЗ. Техническими условиями на поставку газомотокомирес-соров Предусматривается необходимость очистки газа до содержания пыли пе более 10мг/м8. Опытные данные рекомендуют в качестве допустимой запыленности газа принимать для поршневых компрессоров 4-6, для центробежных нагнетателей 6-8 мг/м. Более высокие требования к очистке газа для поршневых компрессоров вполне правомерны из-за большей "чувствительности к эрозии элементов клапанного устройства и наличия трепия в поршневой группе.

Дл>[ очистки газа па КС применяются три типа пылеуловителей: жидкостные (.масляные вертикальные), центробежные циклонные и мультициклон-ные. Вертикальные масляные пылеуловители выпускаются двух типоразмеров диаметром 1600-2400 мм. Диаметр и количество пылеуловителей, устанавливаемых на каждой станции, определяются расчетом. При отключении Одного из пылеуловителей допускается перегрузка оставшихся в работе пе более че.м па 33%. Расчетпая нагрузка пылеуловителей в зависимости от количества их в установке следующая:

Количество установленных аппаратов п Расчетпая нагрузка одпого аппарата

2 3 4 и более

0,75д 0,33д Q/n

где 9д - максимальный объем газа, проходящего установку, м/ч, определенный для расчетных давлепия и температуры газа па входе в пылеуловители.

Расчет пропускной способности вертикальных масляных пылеуловителей должен выполняться в зависимости от давления газа и допустимых скоростей в сепарациоппых устройствах пылеуловителей. Рекомендуемые скорости в пылеуловителях с жалюзийной скрубберной насадкой приведены в табл. 6.2.

ТАБЛИЦА 6.2

Допускаемые скорости газа в сепарациопных узлах пылеуловителя с жалюзийной скрубберной секцией, м/сек

В Качестве промывочной жидкости применяются соляровое масло, лигроин, керосин, заправляемые в емкости, расположенные около пылеуловителей. Температура застывания ншдкости доляша быть ниже температуры газа не менее чем на 10° С. В пылеуловителях, установленных на газопроводах конденсатных месторождени)!, несмотря на периодический дренаж и унос жидкости уровень ее повышается за счет заноса с газом конденсата. В проектах необходимо предусматривать устройство автоматической стабилизации уровня. Ввиду отсутствия надежных данных об удовлетворительной работе центробежные пылеуловители не могут быть рекомендованы для установки на КС с поршневыми компрессорами.

Вспомогательные системы. Система смазки. Циркуляционные системы смазки газомотокомпрессоров и ГПА-5000 аналогичны. Они состоят из емкостей на складе ГСМ для чистого и грязного масла, комплекта шестеренчатых насосов Ш 40-18/4Б, трубопроводов, емкости для чистого масла,

.282

насоса Ш 8-25Б в компрессорном цехе и маслоочистительно!! машины IICM1-3000 для регенерации отработанного масла.

Система топливного газа. Часовой расход топливного газа на агрегат определяется с учетом его загрузки по данным завода. Затем подсчитывается общий максимальный и минимальный расход газа на цех. По этим данным, а также давлению перед редукционным клапаном и после пего определяется коэффициент производительности регулирующего клапана:

при Ap/pi 0,52

О Ар

. где 8 = 1-0,46-

при Ap/pi

5148 / (Pl - Рг) Pi/[Yh (273 + t)] 0,52

C = -

280pi/l/[Y„ (273-h-i))

(6.11)

(6.12)

По вычисленному коэффициенту С подбирается клапан.

Система пускового воздуха. Пуск газомотокомпрессоров производится воздухом, сжатым до 18 кгс/см». Завод поставляет вместе с агрегатами пусковые баллоны емкостью 1,3 м из расчета один баллон на четыре агрегата. Для закачки воздуха в баллоны и поддержания их всегда запол-неппыми предусматривается установка воздушных компрессоров типа ВК-25-Э с подачей 1,23 m/mkh. Практикой установлено, что двух компрессоров вполне достаточно для пятнадцати газомотокомпрессоров.

Трубопроводы. Диаметры трубопроводов, примыкающих к оборудованию, следует припимать равными диаметрам соответствуюпщх штуцеров или фланцев оборудования. Диаметры прочих трубопроводов рассчитывают по допустимой скорости в них: для газов - 10-15, для жидкостей - 1-2 м/сек.

Расчет толщины стенок газопроводов ведут по СНиП II-Д.10-62. Во избежание опасных вибраций газопроводов при проектировании КС с поршневыми компрессорами пеобходимо придерживаться следующих положений:

1) колебания низких частот (работа на малых оборотах) имеют наибольшие амплитуды, поэтому трубопроводы обвязки компрессоров следует делать возможно короче, так как чем короче трубопровод, тем выше собственные колебания потока;

2) надежное крепление трубопровода повышает собственную частоту колебаний трубы, однако крепление труб должно производиться с учетом возможных тепловых изменений их длин;

3) следует избегать изгибов трубопроводов, если это не диктуется необходимостью температурной компенсации, так как каждый изгиб возбуждает механические колебания трубопровода;

4) при необходимости поворота трубы следует установить опору в направлении ожидаемого колебания.

Система охлаждения. В газовом двигателе при реализации рабочего процесса неизбежны потери на охлаждение. Тепло должпо быть отведено от узлов, омываемых продуктами сгорания (рабочие цилиндры, их крышки, выхлопной коллектор), а в компрессоре - от узлов, нагревающихся в процессе сжатия и от трения движущихся частей. В машинах с турбонад-дувом отвод тепла пеобходи.м от нагретого в турбокомпрессоре воздуха. В среднем потери из-за отвода тепла у поршпевых ГПА составляют около 40% от тепла, выделяемого топливом.

Охлаждающими агентами являются вода, масло и воздух. Особо тепло-напряженпые узлы машины (цилиндры, их крышки, выхлопной коллектор) охлаждаются водой; тепло, образовавшееся от трения, отводится маслом. Воздух применяют для конвективного охлаждения цилиндров компрессора и ресивера нагнетательного трубопровода.

Во избежание образования накипи и коррозии в полостях рабочих цилиндров, крышек и выхлопного коллектора к воде предъявляют особые

технические требования. Для газомотокомпрессоров типа ГКН и МН8 применяют конденсат или умягченную воду общей жесткостью пе более 0,7 мг/л. Для ГПА-,5000, Мащппы более теплонапряженной, вода должна соответствовать ГОСТ 4151-72, ГОСТ 4389-72 и ГОСТ 4245-72. Для защиты омываемых водой поверхностей от коррозпонно-кавитационных разрушений к ней должны быть сделаны добавки эмульсионной присадки по ВНИИНП-117 МРТУ 12М № 21-63. Для отвода тепла от трущихся деталей газомотокомпрессоров ГКН, МК8 и ГПА-5000 применяют моторное масло М-20Г по МРТУ 12Н Л» 24-63, характеристика которого следующая:

Кинематическая вязкость при 100° С, ест 20 ± 0,5

Зольность, % Не более 1,45

Содержание механических примесей, % Не более 0,03 Содержание воды Следы

Температура вспышки, определяемая в открытом Не ниже 245 тигле, °С

Температура застывания, °С Не выше -15

Коксуемость Не более 0,45

4000

Из-за необходимости поддержания температурного режима агрегата постоянным и высокой стоимости приготовления воды требуемого качества система охлаждения делается замкнутой. На депствуюнщх КС для охлаждения газомотокомпрессоров применяется циркуляг(нонная система с двумя закрытыми и двумя открытыми контурами: закрытый контур масляного охлаждения; закрыты!! контур воды для охлаждения силовых цилиндров, крышек и выхлопного коллектора («горячий цикл») по схеме «расширительный бак - насос - двигатель - холодильник - расгпи-рительный бак»; открытые циклы (внешние контуры) для охлаждения масла в масляных холодильниках и продувочного воздуха, для охлаждения воды «горячего цикла».

Охлаждение внешних контуров производится в градирне. Наиболее прогрессивный способ - «воздушное охлаждение», которое осуществляется в двух вариантах: чисто воздушное, при котором отдача тепла охлаждаемой жидкостью происходит через стенки холодильника пепосредствепно воздуху, и воздушное охлаждение с промежуточным теплоносителем. Более простым и эффективным является первый вариант. Применение второго варианта необходимо в случаях, когда имеется опасение переохлаждения холодильников, обычно устанавливаемых на открытом воздухе, особенно в предпусковые периоды. Это опасно как для воды, так и для масла, у которого вязкость резко возрастает с понижением температуры, в результате чего гидравлическое сопротивление холодильника может стать настолько высоким, что вся установка окажется неработоспособной. В качество промежуточного тегЕЛо-носителя для холодного периода времени нрименяется антифриз (смесь воды и этиленгликоля).

Рис. 6.2. Горизонтальный аппарат воздушного охлаждения типа АВГ.

Слева -испо.пгенпе с жалюпи, справа - без.

Тепловой расчет холодильника замкнутого контура ведут на основании следующих исходных данных: количества жидкости, циркулирующей в системе замкнутого контура; предельной температуры жидкости на выходе из двигателя (на входе в холодильник); температуры жидкости на входе в двигатель (на выходе из холодильника); допустимых потерь напора. Эти данные получают с завода-изготовителя агрегатов. После определения тепловой нагрузки для выбранной конструкции определяют общий коэффициент теплопередачи при принятых температурных градиентах и скоростях ншдко-сти внутреннего и внешнего контуров.

Воздушное охлаждение рассчитывают на максимальную температуру наружного воздуха. В условиях Советского Союза расчетную летнюю температуру принимают равной 40° С. Для нормального охлаждения необходимо, чтобы температура входящей в двигатель охлаждающей воды была выше температуры наружного воздуха не менее чем на 5° С. Если по климатическим условиям это невозможно, выбирают один из трех Вариантов: применение системы орошения холодильников воды в часы максимальной температуры наружного воздуха; снижение мощности; поднятие температуры охлаждающей жидкости на входе и выходе в агрегат (путем применения присадок).

В настоящее время в Советском Союзе серийно выпускают горизонтальные аппараты воздушного охлаждения (ГОСТ 12854-72) на условное давление 6, 16, 25, 40, 64 кгс/см с коэффициентом оребрения 9 и 14,6 для температур от -40 до 300° С (рис. 6.2). Возможны следующее исполнения аппаратов: без жалюзи; Ж - с жалюзи; В - с приводом для работы во взрывоопасной среде (категория аппарата Б); Н - с привод дом для работы во взрывобезопасной среде (категория аппарата А); без механизма поворота лопастей вентилятора. Кроме того, по заказу потребителей возможны такие исполнения привода дистанционного механизма новорота лопастей вентилятора: Э - электромеханический, П - пневматический, Р - ручной.

ГОСТ 12854-72 охватывает аппараты воздушного охлаждения поверхностью теплообмена от 875 до 5100 м. ГОСТ 13935-68* предусматриваются основные параметры и размеры малопоточных аппаратов воздушного охлаждения поверхностью теплообмена от 160 до 600 м. Аппараты изготавливаются в двух исполнениях: Г - горизонтальные и В - вертикальные, с жалюзи или без гкалюзи (рис. 6.3). ГОСТ 13934-68* предусматриваются основные параметры и размеры зигзагообразных аппаратов воздушного охлаждения.

Компоновка цеха. После оиределеппя количества рабочих и резервных агрегатов приступают к компоповке цеха с учетом заводской примерной установки одного агрегата. При этом определяют шаг между агрегатами и размеры проходов с учетом прокладки коммуникаций для охлаждающей воды, смазочного масла, воздуха, газа и т. д.; высотные отметки с учетом моптажпо-демонтажных работ и кранового оборудования.

Рис. 6.8. Малопоточный вертикальный аппарат типа АВМ-В.

Внизу - псполпепие о жалюзи, вверху -

без.