Организация работы газоперекачивающих агрегатов по результатам диагностики их состояния Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Машины, оборудование и обустройство промыслов

УДК 658.588:622.691.4.052.012

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДИАГНОСТИКИ ИХ СОСТОЯНИЯ

ORGANIZATION OF GAS PUMPING AGGREGATES OPERATION BASED ON THE RESULTS OF THEIR STATE DIAGNOSTICS

С. И. Перевощиков

S. I. Perevoschikov

Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень

Ключевые слова: газотурбинные двигатели; диагностика параметрическая; мощность эффективная; режимы допустимые Key words: gas turbine motors; parametric diagnostics; effective capacity; permissible conditions

Газоперекачивающие агрегаты дожимных компрессорных станций (ДКС) газовых промыслов и компрессорных станций (КС) магистральных газопроводов эксплуатируются в определенном диапазоне рабочих режимов. Ограничения на режимы работы газоперекачивающих агрегатов (ГПА) накладываются необходимостью соблюдения ряда технических и экономических требований, предъявляемых к эксплуатации агрегатов и к транспорту газа в целом.

Требуемые от ГПА режимы работы обусловлены технологическими обстоятельствами и экономическими соображениями. В полной мере они могут быть реализованы только в том случае, когда затребованные режимы будут отвечать техническим возможностям агрегатов и, в первую очередь, их располагаемой или эффективной мощности Ne.

Эффективная мощность ГПА под воздействием различных факторов со временем уменьшается. Одновременно ухудшается и техническое состояние нагнетателей, потребляемая ими мощность N„ увеличивается. Складывается ситуация, когда при возрастающем дефиците мощности двигателей потребление мощности нагнетателями растет.

Непринятие во внимание рассмотренных факторов и назначение режимов работы ГПА только по технологическим потребностям, без учета реальных возможностей оборудования, может перегрузить ГПА по мощности. Следствием этого является автоматический вывод агрегатов из работы из-за срабатывания защит, контролирующих температуру продуктов сгорания перед турбинами и после них и предельно допустимые значения частоты оборотов роторов ГПА.

Автоматический вывод ГПА из работы от срабатывания защит производится по упрощенной программе без постепенной, требуемой и достаточно продолжительной, разгрузки ГПА по мощности. Он сопровождается также изменением термической нагрузки на основные узлы и детали ГПА.

Резкое изменение мощностной и термической нагрузки на конструктивные элементы ГПА приводит к возникновению в деталях ГПА некомпенсированных напряжений. Это вызывает коробление и растрескивание особенно нагруженных в процессе работы ГПА деталей и существенно сокращает ресурс агрегатов, создает аварийные ситуации.

Каждое отключение газоперекачивающих агрегатов сопряжено с их последующим пуском. При пусках оборудование подвергается наибольшему износу (до 75 % износа происходит при пусках). Поэтому дополнительные остановки и последующие пуски ГПА, не вызванные технологической или производственной необходимостью, интенсифицируют износ оборудования, сокращают продолжительность запланированных межремонтных периодов и существенно повышают расходы по содержанию оборудования.

При пусках-остановках ГПА движение значительных масс газа становится неустановившимся. Это усложняет управление технологическими процессами на газопроводах,

создает в трубопроводах и технологическом оборудовании циклические нагрузки динамического характера, что приводит к их преждевременному старению и аварийным отказам.

Аварийные последствия эксплуатации ГПА без должной информации об их текущем состоянии в определенной мере предотвращаются посредством диагностического контроля за ГПА и своевременно предпринятых необходимых действий превентивного характера. Так обнаруживаются только последствия естественного износа узлов и деталей и результаты некорректной эксплуатации оборудования. Предотвратить саму некорректную эксплуатацию оборудования современные методы диагностики ГПА по эффективной мощности их газотурбинных двигателей Л/е и по политропическому КПД центробежных нагнетателей г]„ол не позволяют. Причина в том, что существующие методы диагностики дают Л/е и т]пол «точечную» оценку — для отдельного режима работы ГПА. Это позволяет лишь констатировать уровень снижения Л/е и г]пол по отношению к их паспортным значениям и делать соответствующие выводы о техническом состоянии двигателей и компрессорных машин. Информативность данных методик недостаточна для организации корректной эксплуатации агрегатов во всем возможном диапазоне их работы. Выявить эксплуатационные возможности ГПА в расширенном информационном варианте позволяет диагностика технического состояния агрегатов на основе зависимости (1), представленной в [1] .

Пс-Чп'14

А ■

. "с Чп-Т*

+ В

(1)

'з — эффективная температура продуктов сгорания перед силовой турбиной, К; Зпг4 — коэффициенты сжимаемости газа при условиях на входе в силовую турбину

где пс — частота оборотов вала силовой (свободной) турбины, приводящей в действие центробежный нагнетатель природного газа, Гмин; цп — расход продуктов сгорания через турбину, кг/с; Т4 — температура продуктов сгорания после силовой турбины, К, Тг

и на выходе из нее; А, В и а — постоянные для данного двигателя величины, включающие в себя физические постоянные, характерные для ГТД газовой промышленности и индивидуально зависящие от геометрической конфигурации проточной части силовых турбин; — комплексный показатель политропы расширения продуктов сгорания в турбине.

Методика диагностики ГПА на основе (1) подробно изложена в [1] и [2]. Она сводится к получению с помощью (1) безразмерных приведенных мощностных характеристик газотурбинных двигателей (ГТД) диагностируемых агрегатов. Общий вид данной характеристики представлен на рис. 1, где изображены результаты диагностики ГТД ГПА ГТК-10-4.

Ме пр

1,2 1

11111

__у = -0,349х2 + 2,449х -1,183 R2 = 0,962

э^—

г6

О-""

Рис.1. Приведенная мощностная характеристика ГТД ГПА ГТК-10-4

0,75 0,8 0,85 0,9 0,95

11 Йс пр

Рассматриваемый двигатель имеет некоторую наработку, поэтому пониженную мощность, на что указывает значение приведенной мощности двигателя Ые „р — 0,941, соответствующее приведенному числу оборотов ротора силовой турбины ГПА пспр = 1. Понижение мощности по отношению к ее паспортному значению составляет 5,9 %.

Приведенная эффективная мощность ГТД Мепр и приведенное число оборотов ротора его силовой турбины пспр рассчитываются по известным соотношениям:

0,8

0,6

0,4

1

1,05

дт = Ne_ Pío (Tio\°'S . еПр Neo' Pi'UJ ' = n^ /Т^Л0'5

nC0 VTJ '

где iVe — текущее значение эффективной мощности двигателя, определяемое по (1), Н-м /с; Neo — номинальное, паспортное значение эффективной мощности двигателя, Н-м/с; Р10 и Рг — номинальное для данного двигателя давление атмосферного воздуха и текущее значение давления атмосферного воздуха, Н/м2; Т10 и Тг — номинальная для данного двигателя температура атмосферного воздуха и текущее значение температуры атмосферного воздуха, К; псо и пс — номинальное и текущее число оборотов ротора силовой турбины ГПА, 1/мин.

Условие работы ГПА без перегрузки их по мощности и при полном использовании установленных на компрессорных станциях мощностей выглядит следующим образом:

:?=1ои= :г=1(ла.

(2) (3)

где (АО; — мощность, потребляемая одним нагнетателем ДКС или КС, Н-м/с; п — количество ГПА на станции.

Это условие выполняется при соблюдении аналогичного равенства для каждого агрегата ДКС или КС. Поскольку техническое состояние отдельного агрегата индивидуально, то дальнейшее рассматривается применительно к одному ГПА, для которого условие полного использования его мощности без создания перегрузки по мощности запишется следующим образом:

"е = К . (4)

Эксплуатация оборудования, тем более двигателей, на пределе возможностей не всегда приемлема, поэтому для обеспечения ГПА некоторого запаса мощности, который может быть востребован при возникновении некоторых непредвиденных ситуаций технологического или технического характера, в правую часть (4) необходимо ввести коэффициент запаса мощности К3> 1.

Уравнение (4) позволяет решить поставленную задачу о предотвращении некорректной эксплуатации газоперекачивающих агрегатов, приводящей к преждевременному износу агрегатов, к созданию аварийных ситуаций в газотранспортных системах, к их неэкономичному и, в целом, неэффективному функционированию. Практическое применение уравнения (4) возможно лишь при использовании в нем фактических значений Ые и Л^ , отражающих текущее техническое состояние двигателей и нагнетателей ГПА. Фактические значения Ые отражает характеристика Ые пр = /(пспр) (см. рис. 1), полученная в результате очередной диагностики технического состояния ГТД газоперекачивающего агрегата. Реальная мощность, требуемая для привода центробежного нагнетателя (ЦБН) Ы}, может быть найдена по результатам его последней диагностики

Рис. 2. Диагностические данные по нагнетателю 235-21-1

В качестве диагностического инструмента в данном случае может быть использована методика [3], позволяющая оценивать состояние нагнетателя по изменению его политропического КПД при номинальном режиме работы машины с определением надежности диагностического вывода (см. рис. 2).

Согласно рис. 2, нагнетатель 235-21-1, входящий в состав ГПА ГТК-10-4, результаты диагностики двигателя которого представлены на рис. 1, при номинальном режиме работы (% = 3,61) с вероятностью К' = 0,996 имеет политропический КПД г]„ол = 0,803. При паспортном значении КПД данного нагнетателя 0,830 это свидетельствует о понижении технического состояния машины на 3,25 %. На соответствующую величину повышается потребляемая нагнетателем мощность. Повышение происходит по отношению к мощности, потребляемой машиной в ее технически исправном состоянии; сведения об этой мощности даются в приведенной характеристике нагнетателя (рис. 3)

Рис.3. Приведенная характеристика нагнетателя 235-21-1

В данной характеристике присутствует относительная приведенная внутренняя

мощность машины — . Соответствующие ей значения Л/,,, отвечающие различным >-Р. -I,,,,

пр

режимам работы нагнетателя, находятся через данный параметр по методике [4].

К = -р„ 1 Н3 /(0,95 ч„), (5)

где рго — плотность газа, сжимаемого нагнетателем, при нормальных условиях, кг/м3 ; рн1 — плотность газа, компримируемого нагнетателем, при текущих условиях на его входе, кг/м3; У]м — механический КПД нагнетателя (при наличии между двигателем и нагнетателем редуктора — общий КПД нагнетателя и редуктора) при текущем режиме его работы; 0,95 — коэффициент, учитывающий снижение технического состояния

нагнетателя в ходе его эксплуатации; — — приведенное число оборотов ротора

^пно1„р

нагнетателя; ?г„ — текущее значение частоты оборотов ротора нагнетателя, 1/мин; пно — номинальное число оборотов ротора нагнетателя, 1/мин;

[М _ "и (2пр' Кцр'ТпрЛ0,5. ^

ппо\1р пно Т,,!/

2„р , Япр и Тпр — приведенные параметры газа для данного нагнетателя (коэффициент сжимаемости, газовая постоянная и температура газа на входе нагнетателя), численные значения которых указываются на приведенной характеристике машины; 2н1 , й„ и Тн1 — коэффициент сжимаемости газа, газовая постоянная и температура газа при текущих условиях на входе нагнетателя.

Выражение (5) применяется в проектной практике, поэтому в нем используется коэффициент запаса мощности 0,95. Применительно к рассматриваемой ситуации, касающейся эксплуатации конкретной машины в определенных условиях, использование коэффициента 0,95 становится неуместным, поскольку целью расчета в этом случае является определение значения Ы„, отражающего реальное техническое состояние машины. Данное состояние определяется в ходе диагностических действий, результатом которых является значение политропического КПД нагнетателя г]„ол (см. рис. 2).

Согласно теории, внутренняя мощность компрессорных машин Л?, (мощность, расходуемая только на осуществление термодинамического процесса сжатия газа) определяется выражением (7).

* = Г' ^

Чпол

где М — массовая подача компрессорной машины, кг/с; Ь — удельная работа по сжатию газа в машине, Нм/кг.

В соответствии с (7) реальное техническое состояние нагнетателя можно учесть умножением правой части (5) на паспортное значение политропического КПД машины Л/юл о с одновременным делением ее на значение КПД г]пол, полученное по результатам диагностики нагнетателя (см. рис. 2).

Отказ от обезличенного коэффициента запаса 0,95 и использование отмеченной коррекции по политропическому КПД позволяет из (5) получить выражение для определения фактического значения Ын, отражающего текущее техническое состояние нагнетателя.

где У]л, — механический КПД нагнетателя (нагнетателя и редуктора — при его наличии) при номинальном режиме работы технически исправной машины (паспортное значение механического КПД).

Политропический КПД т]пол центробежных нагнетателей существенно зависит от режима работы машин. Об этом наглядно свидетельствует рис. 3. Поэтому отношение Л/юл с/ Vпол в (8) является переменной величиной. Несмотря на это, его можно принять постоянным, чему способствует ряд обстоятельств.

Центробежные нагнетатели могут эксплуатироваться только в достаточно узком режимном диапазоне. Режимы малых подач у них ограничены техническими и экономическими условиями. Первостепенными здесь являются технические ограничения — при уменьшении расхода газа через центробежные машины они способны входить в опасный режим помпажа. Это обусловливает ограничение работы нагнетателей по нижнему пределу приведенной производительности [(2]яр (рис. 3).

Из экономических соображений ЦБН должны эксплуатироваться в тех режимах, которым соответствуют наиболее высокие значения их политропических КПД г],юл . Согласно нормативным документам, экономичная работа нагнетателей наблюдается при 7]пол 0,8 [4]. Это требование, несмотря на кажущуюся его необязательность только в связи с его экономическим характером, для масштабного энергообеспечивающего оборудования, какими представляются ЦБН, является настолько же обязательным, как и требования технического характера. Об этом говорят цифры о потреблении топливного газа газоперекачивающими агрегатами. В качестве топлива они расходуют до 8^10 % транспортируемого ими газа. Учет данного требования дополнительно сужает диапазон возможных режимов работы ЦБН (см. рис. 3). Таким образом, доступный для практического использования диапазон режимов работы нагнетателей оказывается достаточно узким.

Учитывая то обстоятельство, что при ухудшении технического состояния нагнетателей их энергетическая характеристика т]пол = /([<?]„р) смещается по оси ординат вниз почти эквидистантно (штрих-пунктирная кривая на рис. 3), и принимая во внимание достаточно узкий диапазон по оси абцисс, в котором энергетическая характеристика представляет практический интерес, отношение у],юл</г],юл в (8) можно рассматри-

вать как постоянное. Этому способствует ориентация характеристики г]пол = f{\_Q\np) в практически приемлемом диапазоне \(}]пр вдоль оси абцисс.

Проведенный анализ показывает, что отношение г]пол (/г]пол на достаточном основании может быть принято постоянным. Использование его как постоянной величины позволяет существенно упростить выражение (8) и получить на основе (8) и (4) разрешимое в явном виде итоговое уравнение. Это предотвращает внесение в результаты расчетов дополнительной погрешности от применения приближенных методов вычислений, дает возможность обходиться без использования вычислительной техники с соответствующим программным обеспечением.

В полученную зависимость (8) вместо г]м введено паспортное значение механического КПД нагнетателя (нагнетателя и редуктора) т]лг Такая замена допустима, так как в условиях газовой промышленности нагнетатели эксплуатируются в достаточно узком режимном диапазоне, поэтому их механические КПД при смене режимов работы машин изменяются пренебрежимо мало. Настолько же несущественно этот параметр изменяется в межремонтные периоды ГПА. Это обусловлено тщательным контролем за состоянием подшипников и уплотнений «масло-газ» нагнетателей, в которых и наблюдаются механические потери энергии.

Выполненную замену т]м на т]пол допускает и величина данных параметров. Механический КПД центробежных нагнетателей, используемых в газовой промышленности, достаточно высок и находится в пределах 0,95^0,995. При этом для машин последних поколений, которыми преимущественно оснащены современные ДКС и КС, он составляет 0,99 ^ 0,995 и в инженерных расчетах, к которым относятся и диагностические определения, может приниматься равным единице.

Для приведения (8) к окончательно приемлемому для дальнейших расчетов виду

необходимо графическую зависимость — = f{\_Q\np) на приведенной характери-

*-Рго1пр

стике нагнетателя представить в аналитическом виде и полученное аналитическое выражение использовать вместо в правой части (8). Такой перевод в соответствии с

общим видом зависимости — = f([Q]np) необходимо осуществлять на основе по-

IРго1пр

линома второй степени.

Зависимость, аппроксимирующая кривую — = f{[Q]np) , в общем виде имеет

следующую запись:

Ш - „ Г л, , „ 1(/1

АПр иИ У^САПр

Р] = аи Ш2пр + Ьн Шпр + сн , (9)

где аН9 Ьн, сн — постоянные для данного нагнетателя на данный момент (момент последней диагностики нагнетателя) коэффициенты аппроксимации; \0\пр — приведенная производительность нагнетателя, определяемая по известному выражению

Шпр = (}у т2, (1°)

Апр

где — объемная производительность нагнетателя при условиях на его входе, равная (}„ = (} {РгУРиг)^ м3/мин; () — объемная производительность нагнетателя при нормальных условиях, м3/мин.

Подставим значение \0]пр из (Ю) в (9), а полученное для — выражение — в (8).

Плотность газа рн1, входящую в (8), раскроем через определяющие ее параметры на основе уравнения состояния газа, согласно которому:

Р„ 1

Рн1

г», 'Ян 'Тн-

где Рн1 — давление газа на входе в нагнетатель, Н/м2; 1п1 — коэффициент сжимаемости природного газа при условиях (Рн1 и Тн1) на входе нагнетателя; Ян — газовая по-

стоянная компримируемого нагнетателем газа, Дж/(кг-К); Тн1 — температура газа на входе нагнетателя, К.

Вместо приведенного числа оборотов подставим в (8) их значение из (6). После алгебраического преобразования полученного в итоге выражения будем иметь

N„ = fj \йн -nc-Ql + bH-n2c-Qv +сн ni], (11)

где йн = ан i riç0; bH = bH i2 nco ; сн = cH i3;

- _ - Pul

Ллол (ZhI'Ph'Thi)2,5

В обозначениях, раскрывающих содержание (11), используется до этого нигде не встречающийся параметр i . Это передаточное число редуктора, который может входить в состав газоперекачивающих агрегатов. При наличии редуктора число оборотов ротора силовой турбины двигателя ГПА пс и число оборотов ротора нагнетателя пИ не равны. Их связывает отношение: пн = i • пс .

В (11) комплексы величин йН9 Вн, сни fj0 для рассматриваемого нагнетателя постоянны, при этом параметр fj0 равен:

- _ Уполо г7 р г Л1,Б

Чо з Лпр 1npJ •

'IM',lho

Число оборотов ротора силовой турбины пс и производительность нагнетателя Qv — величины переменные. Производительность Qv является задаваемым параметром; численное значение ее определяется технологическими потребностями той газотранспортной системы, в которой находится рассматриваемый ГПА. Число оборотов пс — параметр управления; варьированием его величины (в допустимых пределах) добиваются получения от ГПА требуемой производительности Qv. Этому способствует наличие между пс и Qv функциональной взаимосвязи. Согласно теории лопастных компрессорных машин, к которым относятся центробежные нагнетатели природного газа, производительность Qv прямо пропорциональна числу оборотов ротора (рабочего колеса) нагнетателя пн:

Qv = Qvo ^ (12)

пно

где Qvo — производительность нагнетателя при номинальных числах оборотов его ротора, м3/мин.

Теоретическое выражение (12) соответствует действительности только в достаточно узком диапазоне изменения пн вблизи пно; с удалением пн от пно расхождение между расчетными и фактическими значениями Qv возрастает.

Центробежные нагнетатели природного газа, обеспечивающие функционирование газотранспортных систем, эксплуатируются, как правило, в достаточно узком диапазоне подач вблизи Qvo и, соответственно, пно, что диктуется техническими и экономическими причинами. Такое положение вызывается необходимостью поддержания в данных системах постоянного технологического режима работы. В таких условиях отмеченный недостаток выражения (12) проявляется в малой степени, и это позволяет использовать его для получения итоговой зависимости.

Отношение пИУпИО в (12) равно отношению пс/псо. С учетом этого выразим пс из (12) и подставим полученное соотношение вместо пс в (11). После алгебраических преобразований будем иметь:

мэ+чэ2-- &

или

N„ = fj Хн Qv ■ (13)

где постоянная для данного нагнетателя величина хн равна

Jh

Значение Ые, входящее в (4), находится на основе аппроксимирующей зависимости на рис. 1 с использованием (2) и (3), раскрывающих входящие в данную зависимость

^е пр И Пс Пр.

В общем случае кривая Ыепр = f{ncnp) аппроксимируется полиномом второй степени [1] и в аналитической записи имеет следующий вид:

^е пр а()

Пс Пр + Ъ(у нс Пр + с'(),

(14)

где ад , Ъд и сд — постоянные для данного газотурбинного двигателя на данный момент (момент последней диагностики двигателя) коэффициенты аппроксимации.

После подстановки в (14) вместо мощности Ые пр ее значения из (2), а вместо приведенных оборотов пспр — их значения из (3) и решения полученного уравнения относительно Ые, получим:

(15)

где постоянные для данного двигателя параметры Хд •> ад и равны

Хд =

р10'Чо .

Подставим значения Ын и Ые из (13) и (15) в уравнение (4), в правую часть которого введем коэффициент запаса мощности К3> 1. После преобразований получим окончательное выражение, на основе которого можно обеспечить наиболее эффективное использование газоперекачивающих агрегатов в условиях газотранспортных организаций.

(16)

Уравнение (16) содержит несколько групп величин:

• параметры, идентифицирующие ГПА как определенный технический объект

U,

• параметры, отражающие текущее техническое состояние ГПА (а , Ьп с/ ,г]] );

• параметры, характеризующие условия работы ГПА (Рн1, Zul, Я,, Гн1, Pl9 7\);

• параметры, определяющие режим работы ГПА (n,, Qv, К3).

Наличие в (16) перечисленных групп параметров позволяет считать данное уравнение математической моделью газоперекачивающего агрегата, учитывающей условия работы агрегата, его техническое состояние и режим работы. Это дает основание использовать (16) для управления работой ГПА.

К параметрам управления можно отнести частоту оборотов ротора силовой турбины ГПА пс, которую реально можно изменять в определенном интервале, объемную производительность нагнетателя ГПА Qv и коэффициент запаса мощности К3.

Из перечисленных величин действительным параметром управления режимом работы ГПА является только пс . Производительность Qv и коэффициент К3 к таковым, на первый взгляд, отнести трудно, так как Qv, в отличие от пс , независимой величиной не является (ее значение определяется рядом факторов, в том числе пс ), а коэффициент К3 не оказывает непосредственного влияния на режим работы агрегатов. Несмотря на отмеченное, производительность Qv и коэффициент К3 можно представлять в качестве параметров управления. Основанием для этого служат следующие обстоятельства.

На ДКС и КС используется несколько групп параллельно соединенных ГПА, часть из них находится в работе, другая — в резерве или ремонте. Наличие нескольких параллельно соединенных ГПА (точнее, нескольких параллельных нагнетателей) позволяет распределять поступающий на станции поток газа по машинам не равномерно, а в соответствии с текущим техническим состоянием ГПА — развиваемой их двигателями мощностью и реальным энергопотреблением нагнетателей. Появление такой возможности, открываемой использованием методик [1] и [3] и уравнения (16), придает производительности (}у свойства параметра управления режимом работы ГПА.

В зависимости от конкретно сложившейся технологической ситуации (характеризуется, в частности, параметрами Рн1 и Тн1), сезонно-климатических и атмосферных условий (характеризуются Рг и 7\), а также от технического состояния ГПА (отражается значениями ад, Ъд, сд и г\пол) каждому ГПА требуется обеспечивать определенное превышение мощности его двигателя над мощностью приводимого им нагнетателя, то есть определенное значение коэффициента запаса мощности К3. Такое (дифференциальное) назначение К3 для различных ГПА выводит данный показатель в число параметров управления режимом работы агрегатов.

Для практического использования пс и в качестве параметров управления необходимо располагать численными значениями данных величин. Они находятся из уравнения (16) решением его относительно каждого из этих параметров. Такое решение после соответствующего упорядочивания содержащихся в (16) членов дает следующие зависимости:

1

С _ э ПЧГ

(17)

где х — постоянный для данного ГПА комплекс величин, не зависящий от условий работы агрегата и его технического состояния; Ри — комплексный параметр, характеризующий условия работы нагнетателя и его техническое состояние;

'-Ой* * =

Л пол

RH'Thi)2'5

пс =--^.Г1°'5±

С 2-ад 1

(АЛ2 .т г к>

UâJ аДС<> х-Рг-Т^ pJJ •

(18)

По формуле (17) можно определять технологические возможности ГПА — возможности ГПА транспортировать определенные объемы газа при существующих условиях (Рн1, ZHl, RH, Тн1, Pl9 Тг) и текущем техническом состоянии агрегатов

Лпол)-

Условия работы и техническое состояние ГПА являются объективно данными, не поддающимися воздействию со стороны эксплуатационного персонала агрегатов. Кроме этих факторов на технологические возможности ГПА влияют К3ипс .

Численное значение К3 определяется перечисленными выше обстоятельствами. Оценка возможных сочетаний их показала, что при положительных температурах наружного воздуха коэффициент запаса мощности К3 следует назначать в пределах 1,0 ^ 1,1, при отрицательных — 1,0 ^ 1,15 [4].

Значения пс также лимитируются некоторыми пределами, которые указываются в правилах технической эксплуатации каждого газотурбинного двигателя ГПА.

На основе нормативных значений К3, а также минимально и максимально допустимых правилами эксплуатации ГПА значений пс ( ncmin и пстах) по (17) находится допустимый интервал производительности Qvmin + Qvmax-> в котором может эксплуатироваться ГПА в данных технологических и атмосферных условиях при его текущем техническом состоянии.

Руководствуясь данными интервалами, полученными для каждого ГПА ДКС или КС, можно осуществить рациональное распределение общего потока газа, поступающего на станции, между находящимися в работе ГПА.

Для практического осуществления нужного распределения потока газа между ГПА необходимо каждому агрегату задать соответствующее число оборотов ротора его силовой турбины пс. Значения этого параметра для каждого агрегата могут находиться по (18) подстановкой в данное выражение того значения в интервале ((^ т1П

тах)> которое выделено агрегату.

Выводы. Представленная методика позволяет рационализировать работу ГПА, осуществляя их загрузку по транспортируемому газу таким образом, чтобы агрегаты при максимальном использовании их возможностей не перегружались по мощности, не создавались условия для интенсификации износа оборудования и образования аварийных ситуаций. В результате такой рационализации повышается эффективность использования установленных мощностей газотранспортных систем с одновременным увеличением надежности газоснабжения и срока службы систем транспорта газа.

Список литературы

1. Перевощиков С. И. Диагностика технического состояния газотурбинных двигателей по их эффективной мощности // Известия вузов. Нефть и газ. - 2014. - № 3. - С. 112-121.

2. Перевощиков С. И. Развернутая диагностика технического состояния газотурбинных двигателей по их эффективной мощности // Известия вузов. Нефть и газ. - 2014. № 5 - С. 92-99.

3. Перевощиков С. И. Параметрическая диагностика технического состояния центробежных нагнетателей природного газа // Известия вузов. Нефть и газ. -2011. -№ 3 - С. 97-107.

4. Общесоюзные нормы технологического проектирования. Магистральные газопроводы. Часть 1. Газопроводы. ОНТП 51-1-85. -М.: Мингазпром, 1985. -220 с.

Сведения об авторе

Перевощиков Сергей Иванович, д. т. н., профессор кафедры «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности», Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень, тел. 8(3452)467480

Information about the author

Perevoschikov S. I., Doctor of Engineering, professor of the chair «Machines and equipment of oil and gas industry», Tyumen State Oil and Gas University, phone: 8(3452)467480