Спосіб визначення ефективної потужності газомотокомпресорів при одночасному їх діагностуванні в експлуатаційних умовах

Спосіб визначення ефективної потужності газомотокомпресорів при одночасному їх діагностуванні в експлуатаційних умовах, що включає заміри температури, тиску та визначення різниці ентальпій газу, що перекачується, на вхідному і вихідному колекторі кожного контрольованого газомотокомпресора, який відрізняється тим, що встановлюють однакові оберти усіх працюючих газомотокомпресорів, вимірюють їх загальну ма сову продуктивність, за виміряними показниками температури і тиску газу на вхідних і вихідних колекторах кожного з них і відомим складом газу розраховують загальні політропні ККД компресорної частини кожного газомотокомпресора і визначають його ефективну потужність за формулою Винахід відноситься до галузі випробувань і діагностування машин і може бути використаний для визначення ефективної потужності газомотокомпресорів (ГМК), що паралельно працюють у компресорному цеху, при одночасному їх діагностуванні в експлуатаційних умовах Відомий спосіб визначення потужності ГМК, що працюють на газокомпресорних станціях, з використанням паспортних характеристик навантаження агрегатів або з використанням побудови індикаторних діаграм компресорних циліндрів (див Г К Храпач, Машинист компрессорной станции -М "Недра",-1966,-С 20-25), Вказаний спосіб не дає точного результату, бо паспортні характеристики не враховують фактичний технічний стан ГМК, побудова індикаторних діаграм є достатньо складною операцією для експлуатаційних умов і тому при діагностуванні агрегатів не застосовується Найбільш близьким до запропонованого способу є спосіб визначення ефективної потужності ГМК, що використовує параметри газу, що перекачується у його компресорних циліндрах (див "Инструкцию по определению эффективности работы и технического состояния газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов" - М ВНИИГАЗ, -1975, -С 39) У цьому способі за виміряними температурою і тиском газу, визначають ентальпії газу на вході і виході компресорних циліндрів, вимірюють продуктивність компресорних циліндрів і визначають потужність ГМК 2Х0Л і=і де GKU - загальна продуктивність компресорного цеху, кг/с, ті і - політропний ККД компресорної частини і-го газомотокомпресора, (Ді), - різниця ентальпій газу, що перекачується у кожному (і- му) газомотокомпресорі, п КІЛЬКІСТЬ газомотокомпресорів, що паралельно працюють у цеху Але такий спосіб потребує встановлення спеціального вимірювального пристрою для визначення продуктивності на кожному ГМК, який контролюється, що є достатньо трудомісткою операцією і тому не застосовується В основу винаходу поставлена задача спро (О 62114 щення і підвищення точності визначення ефективної потужності ГМК при одночасному їх діагностуванні в експлуатаційних умовах Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення ефективних потужностей ГМК при одночасному їх діагностуванні в експлуатаційних умовах, при замірах температури, тиску та визначенні різниці ентальпій газу, що перекачується, на вхідному і вихідному колекторі кожного контрольованого ГМК, ВІДПОВІДНО до винаходу встановлюють однакові оберти усіх працюючих газомотокомпресорів, вимірюють їх загальну масову продуктивність, за виміряними температурами і тисками газу на вхідних і вихідних колекторах кожного ГМК і відомим складом газу розраховують загальні політропні К К Д компресорної частини кожного газомотокомпресора і визначають його ефективну потужність за формулою .пол. Ne, = Лі Е (1) де GKU- загальна продуктивність компресорного цеху, кг/с, ті, - політропний К К Д компресорної частини і- го ГМК, (Ді), - різниця ентальпій газу, що перекачується у і- му ГМК, п - КІЛЬКІСТЬ ГМК, що працюють у цеху На наведеному кресленні показана схема підключення 3-х ГМК, що працюють у компресорному цеху Схема включає вхідний загальноцеховий колектор газу, запірну арматуру (крани поз 2), вхідний колектор (поз 3) компресорної частини кожного ГМК (поз 4), що працюють паралельно, вихідний колектор кожного ГМК (поз 5), загальноцеховий витратомірний пристрій (поз 6), вихідний загальноцеховий колектор газу (поз 7) Колектори ГМК сполучаються з загальноцеховими технологічними трубопроводами Газ, що подається у компресорний цех (КЦ) із магістрального газопроводу, надходить у вхідний загальноцеховий колектор, із якого далі через ВХІДНІ колектори компресорної частини кожного працюючого ГМК поступає безпосередньо у компресорну частину (циліндри), де стискається і через ВИХІДНІ колектори компресорної частини далі подається у вихідний загальноцеховий колектор газу, загальноцеховий витратомірний пристрій і в магістральний газопровід Під час виконання діагностичного контролю, для визначення потужності кожного (і-го) ГМК, що працює у складі компресорного цеху і контролюється, вимірюють параметри перекачуваного газу і оберти на кожному ГМК, вимірюють продуктивність КЦ і визначають ефективну потужність ГМК, тобто витрату потужності на стиснення перекачуваного газу у компресорній частині ГМК, за запропонованим способом Запропонований спосіб полягає у тому, що в експлуатаційних умовах встановлюють однакові оберти усіх працюючих газомотокомпресорів, за допомогою витратомірного пристрою вимірюють загальну масову продуктивність компресорного цеху GKU, у якому в залежності від режиму газопроводу паралельно працює n-на КІЛЬКІСТЬ ГМК Взірцевими термометрами і манометрами вимірюють температури Т-і і Тг і тиски Рі і Рг газу на вхідних і вихідних колекторах компресорної частини кожного працюючого ГМК і розраховують у них різницю ентальпій, використовуючи залежність де [k/(k-1)] - показник адіабатного процесу стискання, що визначається за складом і параметрами газу на вході і виході компресорної частини кожного і-го ГМК, який контролюється, Rr - газова стала, що визначається за відомим складом газу, Z2T2 і Z-iTi - ВІДПОВІДНО, температури і коефіцієнти стисливості, які визначаються за складом, температурою і тиском газу у вхідних і вихідних колекторах кожного працюючого у цеху ГМК За відомими складом температурою і тиском газу Т-і і P-i у вхідних і Тг і Рг - у вихідних колекторах компресорних частин кожного (і-го) ГМК, який контролюється, визначають політропні К К Д цих компресорних частин, використовуючи залежність л пол_ (к-1)1д(Р2/РЛ ' к ig[(z2T2), /(ZiTi),J За ВІДОМИМИ загальною продуктивністю компресорного цеху, політропними К К Д і різницею ентальпій газу у компресорній частині кожного працюючого ГМК визначають їх ефективну потужність за формулою (1), тобто .пол. Ne, = Ді ЕПриклад реалізації способу Діагностичні випробування проводились на 3-х газомотокомпресорах типу 10ГКН, які паралельно працювали у компресорному цеху Потрібно було визначити ефективну потужність кожного працюючого ГМК У процесі діагностичних випробувань лабораторним аналізом був встановлений склад природного газу з ВІДПОВІДНОЮ густиною ро=0,7195кг/м3, за якою розрахована його газова стала Рг=0,48кДж/(кг К) Шляхом регулювання подачі палива були встановлені однакова частота обертання колінвалів газового мотора на кожному ГМК За допомогою штатного загальноцехового витратомірного пристрою була виміряна масова продуктивність компресорного цеху Скц=17,388кг/с Термометрами і манометрами були виміряні температури Т-і і Тг і тиски Рі і P-z газу на вході і виході компресорних частин кожного працюючого газомотокомпресора (див таблицю вихідних параметрів і показників) За відомим складом газу і його параметрами на вході і виході були визначені адіабатні комплекси k/(k-1), які дорівнювали 4,319 За отриманими вихідними параметрами і показниками були розраховані на кожному працюючому ГМК різниця ентальпій Ді компресорної частини за залежністю 62114 Таблиця ВИХІДНІ параметри і показників ГМКза результатами випробувань Показник Абсолютний тиск газу на виході і вході компресорної частини ГМК, МПа Абсолютна температура газу на виході і вході компресорної частини ГМК, К Коефіцієнт стисливості газу на виході і вході компресорної частини ГМК Показник адіабатного процесу стискання газу Політропний к к д компресорної частини ГМК Відносна за повітрям густина газу в нормальних умовах (Ва=1,033,Та=293К) Газова стала, кДж/ кґтрад Різниця ентальпій газу на виході і вході компресорної частини ГМК, кДж Загальна масова продуктивність компресорного цеху, кг/с Ефективна потужність (витрата потужності на стиснення газу у компресорній частині) ГМК, кВт плітропний К К Д т і п о л компресорної частини за залежністю = (к-1)|д(Р2/Р^ k\i{Zl\i{Zl\\ 1-й ГМК (А\\ = 4,319х0,48х(0,959х335,95 - 0,958x290,5) = 89,8014кДж/кг, _ [(i/4,319)lg(2,939/1,767)]/[lg(0,959x33 лпол 5,95)/(0,958х290,5)] = 0,8163, 2-й ГМК (Д|)2 = 4,319х0,48х(0,959х335,8 0,958x290,5)= 89,503кДж/кг, [(1/4,319)lg(2,901/1,767)]/[lg(0,959x335,8)/(0,958x29 0,5)] = 0,7979, 3-й ГМК пол Із [(1/4,319)lg(2,929/1,767)]/[lg(0,959x335,3)/(0,958x29 0,5)] = 0,8218 Розрахована ефективна потужність, тобто потужність що витрачається на стискання перекачуваного газу у компресорній частині кожного працюючого у цеху ГМК, за залежністю Ne, = 1-й ГМК Nei (17,388x0,8163x89,8014)/(0,8163+0,7979+0,8218) = 523,23кВт, Л пол Номера досліджуваних ГМК №9 №10 №13 1,7672,93 1,7672,90 1,7672,92 9 1 9 335,9529 335,8290, 335,3290, 0,5 5 5 0,9590,95 0,9590,95 0,9590,95 8 8 8 4,319 4,319 4,319 0,8163 0,7979 0,8218 Ав 0,597 Rr 0,48 Позначення Р2/Рі Тз/Тї Zi/Z2 к/к-1 А, 89,8 88,5 17,388 GKi4 Ne, 89,5 523,2 509,7 519,2 2-й ГМК Ne2 (17,388x0,7979x89,503)/(0,8163+0,7979+0,8218) = 509,73кВт, 3-й ГМК Ne3 (17,388x0,8218х88,5084)/(0,8163+0,7979+0,8218) = 519,21кВт Спосіб є основою створення діагностичних програм і може бути використаний в системах автоматичного контролю потужності і технічного стану та оптимального навантаження ГМК в експлуатаційних умовах на газокомпресорних станціях галузі Технічний результат від впровадження запропонованого способу полягає в можливості спростити процес визначення ефективної потужності ГМК при одночасному діагностуванні і визначенні їх технічного стану в експлуатаційних умовах на газокомпресорній станції і, як наслідок, дозволяє збільшити надійність роботи і зменшити витрати на обслуговування і ремонт ГМК Спосіб виключає операції монтажу та метрологічного налагоджування необхідних витратомірних приладів та устроїв на кожному ГМК, не потребує трудомістких операцій і може бути використаний у повному обсязі при діагностуванні парку газоперекачувальних агрегатів такого типу 1 - вхідний загальноцеховий колектор газу, 2 запірний кран, 3 - вхідний колектор на компресорну частину ГМК, 4 - компресорний циліндр ГМК, 5 вихідний колектор з компресорної частини ГМК, 6 загальноцеховий витратомірний пристрій, 7 - вихідний загальноцеховий колектор газу 62114 Комп ютерна верстка С Волобуев Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності Львівська площа 8 м Київ МСП 04655 Україна ТОВ Міжнародний науковий комітет вул Артема 77 м Київ 04050 Україна