Побудова математичних моделей компресорних і насосних станцій

Основою для побудови математичної моделі відцентрових нагнітачів є графічні газодинамічні характеристики, які будуються по даних замірів при заводських випробуваннях. У вітчизняній практиці найчастіше застосовують газодинамічні характеристики ВНДІгазу першого типу, які будуються в координатах “ступінь підвищення тиску” e у функції залежності від “приведеної об¢ ємної витрати за умов всмоктування” [Q_вс]_пр для заданих відносних приведених обертів . Таким чином величина є функцією двох змінних – приведеної об¢ ємної витрати за умов всмоктування і відносних приведених обертів робочого колеса нагнітача.

Поряд з газодинамічною характеристикою ВНДІгазу першого типу значно рідше використовується газодинамічна характеристика ВНДІгазу другого типу, яка являє собою функціональну залежність ступеня підвищення тиску від приведеної об¢ ємної комерційної витрати, приведених відносних обертів, а також умов всмоктування. Характеристика другого типу більш зручна при безпосередньому використанні графічної частини при наближених розрахунках режиму роботи компресорної станції. Характеристики нагнітачів першого типу мають більш універсальний характер і дозволяють побудувати, на відміну від характеристик другого типу, відносно просту і точну математич-ну модель.

У зарубіжній практиці як основну базову графічну характеристику нагнітачів застосовують т.зв.Q-H характеристику, яка являє собою залежність приведеної питомої роботи нагнітача H(Дж/кг) від приведеної об¢ ємної витрати за умов всмоктування і приведених обертів. Переваги цієї форми графічної характеристики – це мінімум перерахунків даних заводських випробувань для побудови характеристики і максимальна простота математичної моделі. Можна довести, що при використанні тричленної моделі цієї характеристики в формі

(8.1)

немає необхідності в перерахунку реальних і приведених величин, тобто змінні в формулі (8.1) є реальні величини H і Q_вс.

З врахуванням обертів залежність (8.1) має форму

, (8.2)

де - відносні реальні оберти. Коефіцієнти визначаються для кривої .

Для газодинамічної характеристики ВНДІгазу першого типу запропоновано кілька варіантів математичних моделей. Найбільш відомий варіант двочленної формули А.Г.Немудрова був запропонований в період, коли обчислювальна техніка робила тільки перші кроки. Визначення коефіцієнтів характеристики в формі

(8.3)

по координатах двох точок кривої не давало достатньої точності при обчисленнях параметрів режиму роботи нагнітача. В моделі досить складно враховувався вплив обертів робочого колеса.

Використання методу найменших квадратів при визначенні коефіцієнтів значно удосконалювало цю модель.

Використання залежності подібності для відцентрового компресора в формі (8.4) дає можливість застосовувати будь-яку придатну математичну залежність для функції

, (8.4)

де показник адіабати ;

- реальне значення ступеня підвищення тиску;

- ступінь підвищення тиску, що відповідає відносним приведеним обертам ;

Як оптимальний варіант математичної залежності для функції може бути прийнята залежність

, (8.5)

де коефіцієнти визначаються координатами трьох точок на кривій залежності

.

Повний математичний опис газодинамічної характеристики нагнітача першого типу включає окрім коефіцієнтів виразу (8.5) коефіцієнти залежності політропічного к.к.д. від відносної приведеної витрати за умов всмоктування:

. (8.6)

Коефіцієнти аналогічної залежності для відносної внутрішньої приведеної потужності

(8.7)

Коефіцієнти і визначаються аналогічно коефіцієнтам із застосуванням кривих залежностей і .

Окрім вказаних дев¢ яти коефіцієнтів для кожного типу нагнітача приводяться значення максимальної і мінімальної відносної приведеної витрати за умов всмоктування, максимальні і мінімальні приведені оберти, приведені значення газової сталої газу, температури всмоктування, коефіцієнта стисливості, а також наявну ефективну потужність газотурбінної установки.

Для насосних станцій магістральних нафтопродуктопроводів будується характеристика виду

(8.8)

без врахування зміни обертів валу насоса. Характеристика будується за методами описаними вище.

Перелік рекомендованих джерел

1. Волков М.М. Справочник работника газовой промышленности / Волков М.М., Михеев А.Л., Конев К.А. – М.: Недра, 1989. – 286 с.

2. Общесоюзные нормы технологического проектирования. Магистральные трубопроводы. Часть 1. Газопроводы: ОНТП 51-1-85. – [Введены 1986-01-01]. – М.: Мингазпром. – 221 с.

3. Касперович В.К. Трубопровідний транспорт газу / Касперович В.К. – Івано-Франківськ: Факел, 1999. – 198 с.

4. Трубопровідний транспорт газу / [М.П.Ковалко, В.Я.Грудз, В.Б.Ми-халків та ін.]: за ред. М.П.Ковалка. – К.: АренаЕКО, 2002. – 600 с.

5. Правила технічної експлуатації магістральних газопроводів: СОУ 60.3-30019801-050: 2008. – [Чинні від 2008-01-18]. – К.: Укртрансгаз, 2008. – 197 с.

6. Середюк М.Д. Проектування та експлуатація систем газопостачання населених пунктів: [навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл.]/Середюк М.Д., Малик В.Я., Болонний В.Т. – Івано-Франківськ: Факел, 2003. – 436 с.

7. Середюк М.Д. Технологічні розрахунки газових мереж населених пунктів: [навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл.] / Середюк М.Д., Пилипів Л.Д., Зарубіна Ю.І. – Івано-Франківськ: Факел, 2004. – 183 с.

8. Гончарук М.І. Довідник з газопостачання населених пунктів України / Гончарук М.І., Середюк М.Д., Шелудченко В.І. – Івано-Франківськ: Сімик, 2006. – 1314 с.

9. Експлуатація і технічне обслуговування газорозподільних станцій магістральних газопроводів / [Руднік А.А., Коломєєв В.М., Розганюк В.В. та ін.]. – К.: Росток, 2003. - 576 с.

10. Стаскевич Н.Л. Справочник по газоснабжению и использованию газа / Стаскевич Н.Л., Северинец Г.Н., Вигдорчик Д.Я. – Л.: Недра, 1990. – 762 с.

11. Газопостачання. Інженерне обладнання будинків і споруд. Зовнішні мережі та споруди: ДБН В.2.5-20-2001. – [Чинні від 2001-09-01]. – К.: Держбуд України, 2001. – 286 с.

12. Правила безпеки систем газопостачання України: ДНА ОП 0.00-1.20-98. – [Чинні від 1998-05-15]. – Львів: Атлас, 1998. – 179 с.

13. Ревзин Б.С. Газотурбинные газоперекачиваючие агрегаты / Ревзин Б.С. – М.: Недра, 1986. – 215 с.

14. Седых З.С. Эксплуатация газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом / Седых З.С. – М.: Недра, 1990. – 203 с.

15. Розганюк В.В. Довідник експлуатаційникові газонафтового комплексу / Розганюк В.В., Хачикян Л.А., Григіль М.А. – К.: Росток, 1998. – 431 с.

16. Довідник працівника газотранспортного підприємства / [Розганюк В.В., Руднік А.А., Коломєєв В.М. та ін.]; під ред. А.А.Рудніка. - К.: Росток, 2001, - 1092 с.

17. Михалків В.Б. Автомобільні газонаповнювальні компресорні станції.: [конспект лекцій] / Михалків В.Б. – Івано-Франківськ: Факел, 1998. – 168 с.

18. Фізико-технічні властивості нафти, нафтопродуктів і газів/ [Возняк Л.В., Возняк М.П., Кривенко Г.В., Сухін Є.І.]. – Івано-Франківськ: Факел, 2005. – 304 с.

19. Карпаш О.М. Технічна діагностика систем нафтогазопостачання: [навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл.] / Карпаш О.М., Возняк М.П., Василюк В.М. – Івано-Франківськ: Факел, 2007. – 341 с.

20. Стандарт підприємства. Курсовий і дипломний проекти. Вимоги до змісту та оформлення: СТП 02070855-03-99. – [Чинний від 1999-04-28]. – Івано-Франківськ: Факел, 1999. – 72 с.

21. Магістральні трубопроводи. Терміни та визначення основних понять: ДСТУ 4611: 2006 – [Чинний від 2006-06-29]. – К.: Держспоживстандарт України, 2006. – 34 с.

22. Протодьяконов М.М. Методика рационального планирования эксперимента. / Протодьяконов М.М., Тедер Р.И. – М.: Гостоптехиздат, 1954. – 150 с.

23. Альтшулер Г.О. Творчество как точная наука. М.; Сов. радио, 1979, 176 с.

24. Решение задач нефтегазопромысловой механики. Мирзаджанзаде А.Х., Гусейнзаде М.А. – М.: Недра, 1971, 200с.

25. Яковлєв Є.І., Казак О.С., Михалків В.Б., Тимків Д.Ф., Грудз В.Я. Режими газотранспортних систем. – Львів: Світ. 1992, 170 с.

26. Расчеты систем транспорта газа с помощью вычислительных машин. Сухарев М.Г., Ставровский Е.Р. – М.; Недра, 1971, 208 с.

27. Грудз В.Я., Михалкив В.Б., Манько В.З. Построение характеристик ГПА по даным диспетчерской службы. НПС «Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений», вып. 23, 1989.