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 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 [ 124 ] 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155

Рис. 14.3. Структурная схема модели участок нефтепровода - насос -газотурбинный привод

жать специфику задачи и свести к минимуму число возможных решений.

Одним из основных элементов структурной схемы, характеризующих особенность указанной модели, является газотурбинный привод на базе двухвального двигателя со свободной силовой турбиной. Эффективность его работы зависит от сочетания уровней, на которых находятся факторы, воздействующие на состояние объекта. Требуемыми для выполнения задания на перекачку параметрами являются мощность и частота вращения ротора свободной турбины, а фактором, при помощи которого управляется объект, является расход топлива. Целью решения задачи при оптимизации режима работы привода в составе установки является обеспечение такого соотношения между мощностью и частотой вращения для данных насоса и нефтепровода, чтобы расход топлива был минимальным. Это достигается установлением определенного соотношения между пн и требуемым объемом перекачки, согласованием частоты вращения ротора свободной турбины и ротора насоса при помощи редуктора, который на рис. 14.3 выделен отдельным элементом.

Оптимальное соотношение между От; N и пст можно также установить за счет совместного влияния редуктора, насоса и нефтепровода на режим работы привода.

Эффективность системы во многом определяется насосом, тип, характеристика и рабочее состояние которого влияют на количественную оценку затрат энергии для перекачки нефти.

Изменение параметров и рабочего состояния любого элемента, показанного на структурной схеме, влечет за собой изменение степени совершенства превращения энергии и ее перераспределение между объектами системы.

Так как каждый из элементов структурной схемы имеет управляемые факторы, то при рассмотрении всей системы имеются большие возможности в таком изменении их уровня, чтобы технические решения обладали наибольшей эффективностью. Для решения таких задач составим математическую модель системы газотурбинный привод - насосная станция -участок нефтепровода.

В основу математической модели положим обобщенные зависимости для газотурбинного привода, уравнение потери напора в нефтепроводе в форме Л.С. Лейбензона и приведенное к безразмерному виду Л.Г. Колпаковым, выражение напорной характеристики насоса и насосной станции в обобщенных координатах.

Использование обобщенных зависимостей позволяет рас-

пространить исследования и решения задач для различных типов насосно-силового оборудования НПС, используемого в различных условиях эксплуатации магистральных нефтепроводов. Общность получаемых выводов сохраняет качественную картину, позволяет в процессе решения задач перейти к размерным величинам, уменьшает число переменных, которыми оперируют при исследовании.

Модель построим исходя из принципа сохранения энергии при ее превращении из тепловой энергии топлива в механическую на валу привода, которая в свою очередь преобразуется в насосе в гидравлическую энергию и далее происходит ее диссипация в нефтепроводе.

Согласно теории подобия и размерности мощность насоса в безразмерном виде можно выразить уравнением:

Kn = !i,(14.7)

где D - наружный диаметр рабочего колеса; - обобщенный параметр напора насоса,

(14.8)

ф - обобщенный параметр подачи насоса,

Ф .(14.9)

Для насосов, эксплуатируемых в области автомодельного режима течения жидкости (что соответствует действительным случаям работы подавляющего большинства насосных агрегатов НПС, при последовательном их соединении обобщенный параметр напора с будет равен

с = 0-аоФb°)J, (14.10)

где р0 - коэффициент напора насоса при нулевой подаче; а0, b0 - безразмерные коэффициенты, постоянные для серии подобных насосов; j - число последовательно соединенных насосных агрегатов.

Чтобы связать работу привода и насоса, представим мощность насоса как

Nн = Мном-Л тр ,(14.11)

где птр - КПД трансмиссии, соединяющей турбину с насосом, и из выражения (14.7) и (14.11) получим