WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

использованы данные испытаний), меньше 17.5 Па (для ГТК-10; использованы паспортные данные), меньше 16 Па (для ГПА-Ц-16) и меньше 15 Па (для ГТК25) при установке его в существующем газоходе газоперекачивающего агрегата (рисунок 2-а) его применение не приводит к падению мощности ГТУ.

Выходом из сложившейся ситуации может быть применение следующей конструктивной схемы расположения теплообменника-утилизатора, представленной на рисунке 2-б.

Рисунок 2 – Схема расположения теплообменника-утилизатора: а.

Стандартная, б. Не приводящая к Рисунок 3 – Зависимость падения уменьшению мощности ГТУ, 1 мощности ГТУ ГПА от аэродинамического Теплообменник-утилизатор. сопротивления теплообменникатеплообменника-утили утилизатора Для определенности численные исследования проводились при условиях, близких к условиям существующих КС юга РФ. Влагосодержание природного газа в диапазоне температур от –10 до + 30 0С и давления газа от 0.5 до 8 МПа при его транспортировке изменяется в пределах от 0.05 до 6 г/м3. При расчетах влияние влажности газа не учитывалось, как пренебрежимо малое вследствие осушки природного газа перед его транспортировкой.

На рисунке 4 приведены зависимости отношения мощности ДГА к мощности ГПА от температуры газа на выходе из теплообменника-утилизатора для ГПА, мощностью 4.4 МВт, 6.3 МВт, 10 МВт, 16 МВт и 25 МВт.

Рисунок 4 – Зависимости отношения мощности ДГА к мощности ГПА от температуры газа на выходе из теплообменника для газоперекачивающих агрегатов ГТ-700-5; ГПА-Ц-6.31;

ГТК-10-4, ГПА-Ц-16 и ГТК-25-И.

1 – Паспортные значения расхода топливного газа ГПА-Ц-6,3 разнятся в зависимости от источника информации. На графике зависимости приведены результаты расчета с использованием различных значений.

Из диаграммы, представленной на рисунке 4, видно, что, например, для ГПА ГТК-10-4 с ростом температуры газа на выходе из теплообменникаутилизатора (с 75 до 150 0С) возрастает отношение NДГА/NГПА (с 0,011 до 0,014).

Прирост мощности за счет увеличения температуры топливного газа на входе в детандер составляет 32 кВт.

Исследования, проведенные В.С. Агабабовым, показали, что для КЭС при расширении в детандере полного расхода газа, необходимого для работы электростанции в номинальном режиме, мощность ДГА составляет около 1 % мощности КЭС. Расчеты проводились для температуры газа перед детандером, равной 80 С. Исследования показали, что для ГТУ при прочих равных условиях данный показатель выше, чем при установке ДГА на КЭС, на 0,1 %.

Разница значений отношений мощности ДГА к мощности КЭС и мощности ДГА к мощности ГТУ объясняется разницей КПД КЭС и КПД ГТУ.

По результатам расчетов, для давления газа на выходе из детандера бар и температуры газа на входе в детандер 150 0С, была построена зависимость мощности ДГА от мощности ГПА для всего модельного ряда существующих ГПА при номинальном режиме работы (рисунок 5-а).

Был предложен симплекс, наиболее полно характеризующий совместную работу установок.

= N ГПА (1) ДГА где Nдга – мощность детандер-генераторного агрегата, кВт, гпа – КПД газотурбинной установки ГПА.

На рисунке 5-б приведена зависимость от мощности ГПА.

а. б.

Рисунок 5 а – Зависимость мощности ДГА от мощности ГПА, полученная для ГПА, применяемых в РФ; 5 б – Зависимость симплекса от мощности ГПА, полученная для ГПА, применяемых в РФ Полученная аппроксимирующая зависимость позволяет оценить мощность ДГА, установленного в системе топливного газа КС, в зависимости от мощности ГПА. Данная зависимость учитывает КПД ГПА, для которого производится расчет.

NДГА ГПА = -0.061 NГПА + 6.3589NГПА -14.(2) где Nгпа – мощность газоперекачивающего агрегата, кВт.

Была проведена оценка возможной выработки электроэнергии для ряда газотранспортных организаций РФ при установке ДГА на КС. В основу расчета энергосберегающего эффекта от внедрения ДГА, установленного на линии топливного газа ГПА, были положены данные, полученные в ходе проведения энергетических обследований предприятий ОАО «Газпром».

В результате расчета были получены значения мощности, применительно к газотранспортным организациям в целом, при установке ДГА на каждой КС указанных организаций. Для газотранспортной организации №1 установленная электрическая мощность ДГА составляет 15,7 МВт, а для газотранспортной организации №2 – 20,7 МВт.

Предварительная оценка показала, что при установке ДГА на всех КС, расположенных на территории европейской части РФ, суммарная электрическая мощность ДГА может составить около 170 МВт.

В третьей главе произведено численное исследование работы комплекса «ГПА-ДГА» при изменении мощности ГПА в рабочем диапазоне.

Были рассмотрены режимы работы комплекса «ГПА-ДГА» как для давления газа на выходе из детандера 31 бар, так и для давления 21 бар. Они были приняты как номинальные, и далее была рассчитана работа таких установок с неполной загрузкой. Был произведен расчет работы одной установки ДГА с давлением газа на выходе из детандера 31 бар. Данный режим был принят как переменный режим работы установки.

По известным характеристикам работы ГПА (заводской зависимости расхода топливного газа GТГ от мощности ГПА NГПА и известному давлению топливного газа на номинальном режиме PТГ) в диапазоне регулирования мощности ГПА от 70 до 105 % с шагом 5 % при помощи формулы Флюгеля было пересчитано новое значение давления газа перед детандером.

На рисунке 6 приведены зависимости отношения мощности ДГА к мощности ГПА от расхода топливного газа ГПА ГТК-10-И для различных давлений.

а. б.

Рисунок 6 –Зависимость отношения мощности ДГА к мощности ГПА от относительной мощности ГПА при давлении газа на выходе из детандера 21 бар (6-а) и 31 бар (6-б) Мощности ДГА, установленного на линии топливного газа ГПА ГТК-10-И, лежат в диапазоне от 57 до 136 кВт при давлении топливного газа 31 бар и от 84 кВт до 185 кВт при давлении топливного газа 21 бар. Для давления газа РВЫХ = 21 бар разница мощностей ДГА при подогреве газа до температуры 70 0С и 150 0С для режима с нагрузкой 70 % составляет 16 кВт, а для мощности выше номинальной – 41 кВт (допускается кратковременная работа ГПА на режиме на 5 % больше номинального, не более 200 часов в год).

Для ГПА ГТК-10-И были получены аппроксимирующие зависимости, описывающие изменение отношения мощности ДГА к мощности ГПА от изменения относительного расхода топливного газа ГПА.

Так для температуры газа на входе в детандер 150 0С:

NДГА Gтг = 0,0223 - 0,0049 R2 = 0,P = 21 бар: () (3) NГПА Gтгном NДГА Gтг = 0,0182 - 0,0055 R2 = 0,9997, P = 31 бар: (4) () NГПА Gтгном где R2 – величина достоверности аппроксимации;

Gтг – расход топливного газа, м3/ч;

Gтгном - расход топливного газа при работе ГПА на номинальном режиме, м3/ч;

В таблице 1 приведены результаты численного исследования работы комплекса «ГПА-ДГА» при изменении мощности газоперекачивающего агрегата. Анализ таблицы показывает, что минимальная мощность ДГА, установленного в системе топливного газа ГПА, при данных условиях и при минимальной нагрузке (N = 0.7 NНОМ) составляет 27.94 кВт (ГТК-5, NГПА = МВт), а максимальная – 184,1 кВт (ГТК-25-И, NГПА = 25 МВт). Для режима работы с мощностью больше номинальной данные значения составляют 50,51 и 314 кВт соответственно.

Таблица 1 – Мощности ДГА, установленного на линии топливного газа ГПА (Давление на выходе из детандера 21 бар) Мощность при подогреве до температуры, кВт 0 0 75 0С 100 С 125 С 150 С ГПА NГПА, % NГПА, % NГПА, % NГПА, % 70 100 105 70 100 105 70 100 105 70 100 ГТ-700-5 28.09 49.79 50.78 30.56 54.2 55.43 33.06 58.78 60.01 35.45 60.27 64.ГТК-5 27.94 47.16 50.51 30.39 51.5 55.13 32.88 55.68 59.68 35.26 59.95 64.ГПА-Ц-6.3 33.77 57 61.05 36.74 62.2 66.64 39.75 67.3 72.14 42.62 72.46 77.ГТН-6 43.29 73.07 78.26 47.09 79.7 85.41 50.95 86.27 92.47 54.63 92.88 99.ГТ-6-750 41.3 69.7 74.56 44.92 76.4 81.48 48.6 82.89 88.2 52.11 88.6 94.ГТ-750-6 36.69 61.93 66.32 39.91 67.6 72.39 43.18 73.11 78.37 46.3 78.72 84.ГТК-10-4 71.07 114 121.5 77.71 125.4 133.4 84.23 136.1 145 90.81 146.8 156.ГТК-10-И, NР 84.4 135.4 144.2 92.28 148.6 158.4 100.0 161.5 172.2 107.8 174.3 185.ГТН-10-И 82.52 132.4 141. 90.23 145.3 154.8 97.8 157.9 168.4 105.4 170.4 181.ГТК-10-2 73.4 117.8 125.5 80.3 129.3 137.8 87.03 140.6 149.9 93.83 151.8 161.Коберра-182 99.6 159 170.2 108.9 175.4 186.9 118.0 190.6 203.2 127.2 205.7 219.ГТК-16 131.7 211.3 225.1 144 231.9 247.1 156.1 252.2 268.7 168.2 271.9 290.ГПА-16-02 93.6 150.1 159.9 102.3 164.8 175.6 110.9 179.1 191 119.6 193.3 206.ГПА-Ц-16 123.4 198.2 211.1 134.9 217.4 231.8 146.2 236.3 252 157.6 255 ГТН-25 165.8 266.1 283.4 181.3 292 311.2 196.5 317.4 338.4 211.9 342.5 365.ГТК-25И 184.1 294.9 314 201.3 323.3 344.9 218.2 352 375.1 235.3 379.8 ГТК-25ИР 137.8 220.7 235 150.6 242.3 258.1 163.3 263.4 280.7 176.1 284.3 303.Результаты расчета переменного режима работы детандера по давлению (бар) в зависимости от мощности для ГПА ГТК-10-И приведены на рисунке 7.

Рисунок 7 – Зависимость отношения мощности ДГА к мощности ГПА от относительной мощности ГПА при давлении газа на выходе из детандера 31 бар Из рисунка 7 видно, что мощность ДГА меняется в пределах от 60 до кВт при температуре газа на входе в детандер 75 С и от 77 до 142 кВт при температуре газа на входе в детандер 150 0С.

Для ГПА ГТК-10-И были получены аппроксимирующие зависимости, описывающие изменение отношения мощности ДГА к мощности ГПА от изменения относительного расхода топливного газа ГПА:

Так, для температуры газа на входе в детандер 150 0С:

NДГА Gтг =1,864 -54,073 R2 = 0,()(5) NГПА Gтгном В четвертой главе приведены результаты промышленных испытаний газоперекачивающего оборудования. В общей сложности испытания проводились на 9 компрессорных станциях юга РФ в летние и зимние режимы работы на различных типах газоперекачивающего оборудования (ГТК-10-И, ГТК-10-4, ГПА-16-02, ГПА–Ц1–16С/76–1,44М1 и др.).

Измерения расхода топливного газа, давлений перекачиваемого и топливного газа, состава уходящих газов выполнялись при помощи штатных стационарных измерительных приборов, комплексов для технического учета газа и портативных приборов энергоаудиторской фирмы.

Для подтверждения достоверности результатов экспериментальных исследований был применен статистический метод их обработки, основанный на дисперсионном анализе. Конечной целью выполняемого анализа результатов эксперимента являлось определение доверительного интервала для значений расхода топливного газа GТГ (м3/ч) (как наиболее важного параметра для расчета ДГА, установленного в системе топливного газа ГПА).

Минимальное значение среднеквадратичного отклонения всех серий экспериментов составляет 4 %, а максимальное значение – 16 %.

В качестве основного показателя энергоэффективности ГПА рассматривался его КПД, определяемый из выражения:

=ГТУ н (6) где ГТУ - КПД ГТУ;

н - политропный КПД нагнетателя;

Значения КПД ГПА, рассчитанные по результатам испытаний, лежат в диапазоне от 12 до 36 %, в зависимости от типа ГПА и режима работы оборудования.

Низкие значения КПД газоперекачивающих агрегатов, полученные при проведении испытаний, объясняются состоянием оборудования (КС №4-6), а также работой в нерасчетных режимах с уменьшенной нагрузкой (КС №7).

Данные, полученные в результате испытаний ГПА, указывают на необходимость использования при расчете мощности ДГА «действительных» данных.

На рисунке 8 приведено обобщение результатов расчета ДГА, полученных с использованием данных испытаний. На рисунке показана расчетная зависимость симплекса «NДГА·ГПА» от мощности ГПА.

Рисунок 8 – Обобщение результатов расчета ДГА, полученных по данным испытаний ГПА Анализ показывает, что результаты расчета ДГА при помощи предложенного симплекса подтверждаются результатами расчетов, в основу которых положены опытные данные. Из рисунка видно, что результаты расчета, полученные по данным испытаний ГПА-16-02 «Урал», выпадают из общей зависимости. По нашему предположению, это объясняется тем, что «Урал» - ГПА нового поколения, имеющие более высокий КПД (36 %), и меньший по сравнению с другими ГПА расход газа. Кроме того, эти агрегаты работали на режимах наиболее приближенных к номинальному по сравнению с другими агрегатами.

Расчеты показали, что для машин мощностью 10 МВт результаты, полученные при помощи данного симплекса, наиболее точно соответствуют результатам расчета ДГА.

В пятой главе приведены результаты исследований бесперебойности электроснабжения ГПА за счет применения ДГА в системе топливного газа, оценки надежности работы установки.

Под бесперебойным электроснабжением ГПА понимается такой режим работы ДГА, когда электроэнергии, вырабатываемой на ДГА, достаточно для поддержания нормальной работоспособности работающего ГПА при отключении внешнего электроснабжения, однако данной мощности не достаточно для пуска ГПА.

Автором произведено обобщение данных о потребление электроэнергии газоперекачивающими агрегатами при работе в «аварийных» режимах.

Полное электропотребление ГПА ГТК-10-И составляет 220 кВт.

Минимально необходимый уровень электропотребления агрегатов ГТК–10 для поддержания их работы при отключении внешнего электроснабжения составляет 83 кВт. На рисунке 9 приведены зависимости мощности ДГА от мощности ГПА для давления 21 и 31 бар соответственно. На графики нанесены линии соответствующие потребности в электроэнергии при аварийном отключении внешнего электроснабжения – минимальной (сплошная линия) и полной, за исключением пускового двигателя (пунктирная линия).

а. б.

Рисунок 9 – Зависимость мощности ДГА для ГТК-10-И от мощности ГПА при давлении газа на выходе из детандера 21 бар (9-а) и 31 бар (9-б) Определены области параметров топливного газа при которых может быть обеспечена работа ГПА при отключении внешнего электроснабжения.

На рисунках 9-а и 9-б видны области, в которых с помощью ДГА обеспечивается бесперебойное электроснабжение для ГПА ГТК-10-И – при давлении газа на выходе из детандера 21 бар данное условие выполняется полностью, а при давлении газа на выходе из детандера 31 бар – в зависимости от уровня подогрева.

Анализ полученных результатов показывает, что для большинства ГПА большой и средней мощности (10 МВт и более) применение ДГА, установленного на линии топливного газа, позволяет достичь бесперебойного электроснабжения ГПА при отключении внешнего электроснабжения.

Так для агрегатов ГПА-Ц-16С, ГПА-Ц-16 и «Нева-25» полностью обеспечивается бесперебойный режим электроснабжения.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»