В настоящей работе представлен проект газотурбинной установки мощностью N=10 МВт, предназначенной для привода нагнетателя природного газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов.
Проект газотурбинной установки выполнен по регенеративному циклу, то есть с использованием тепла отходящих газов для подогрева атмосферного воздуха, поступающего в камеру сгорания после осевого компрессора.
Выполнены и представлены:
расчёт тепловой схемы ГТУ с выбором оптимальной степени
сжатия компрессора;
газодинамический расчёт турбины;
моделирование компрессора;
расчет на прочность диска ТВД;
по специальной теме: обоснование и схема расширения Пунгинского ПХГ;
мероприятия по безопасности и экологичности проекта;
графические документы.
Перспективы развития газопроводного транспорта огромны. В последние годы выпуск газотурбинных установок (ГТУ) для компрессорных станций (КС) уменьшается. На КС поступали ГТУ большой мощности и производительности, вынужденная остановка которых или длительный простой в ремонте снижает технико-экономические показатели не только КС, но и системы газопроводов в целом.
Сооружение многопоточных газопроводов большой протяженности, в том числе и экспортных, сопровождается постановкой новых задач по проектированию мобильных ГПА при сооружении газотранспортных сетей, по охране окружающей среды, а также по эффективной эксплуатации всего оборудования.
Одной из главных проблем сегодняшнего времени является охрана окружающей среды. Главным источником загрязнения атмосферы в газопроводной транспортной промышленности являются ГТУ, в том числе и установка ГТК-10-4, поставленная на серийное производство еще в 1968 году. Установка ГТК-10-4 была совершенной для своего времени, за исключением некоторых недоработок. В конце 90-х годов началась модернизация топливной системы этих установок и систем управления.
Особенности работы газотурбинного привода в наилучшей степени отвечают требованиям эксплуатации газотранспортных систем: высокая единичная мощность, небольшая относительная масса, высокий уровень автоматизации и надежности, автономность привода и работа его на перекачиваемом газе. Именно поэтому этот вид привода получил наибольшее распространение на газопроводах.
Модернизация газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях магистрального газопровода с улучшением их технико-экономических показателей позволяет снизить себестоимость транспорта газа, обеспечивать безопасные условия эксплуатации основного и вспомогательного оборудования в компрессорном цехе, решать задачи по охране окружающей среды, повышать культуру производства.
Нормативные ссылки В настоящем курсовом проекте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.1 004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.
ГОСТ 12.2 003-91 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности.
ГОСТ 12.4 011-89 ССБТ. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация.
ГОСТ 17.1.3.13-86 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнений.
ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки.
ГОСТ 3342-79 Соединения сварные. Методы контроля качества.
ГОСТ 6996-66 Сварные соединения. Методы определения механических свойств.
ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов.
ГОСТ 14637-89 Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия.
ГОСТ 19903-74 Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.
ГОСТ 19904-90 Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент.
ГОСТ 23118-99 Конструкции металлические строительные. Общие технические условия.
СНиП II-23-81Стальные конструкции.
НПБ III-98 Автозаправочные станции. Требования пожарной безопасности.
ГОСТ 2.004-88 ЕСКД. Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах ЭВМ.
ГОСТ 2.102-68 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов.
ГОСТ 2.104-68 ЕСКД. Основные надписи.
ГОСТ 2.113-75 ЕСКД. Групповые и базовые конструкторские документы.
ГОСТ 2.124-85 ЕСКД. Порядок применения покупных изделий.
ГОСТ 2.301 - 68 ЕСКД. Форматы.
ГОСТ 2.601 - 95 ЕСКД. Эксплуатационные документы.
ГОСТ 2.602 - 95 ЕСКД. Ремонтные документы.
ГОСТ 2.120 - 73 ЕСКД. Технический проект
ГОСТ 2.301 - 68 ЕСКД. Форматы
ГОСТ 2.302 - 68 ЕСКД. Масштабы
ГОСТ 2.303 - 68 ЕСКД. Линии
ГОСТ 2.304 - 81 ЕСКД. Шрифты чертежные
ГОСТ 2.305 - 68 ЕСКД. Изображение -виды, размеры, сечения
ГОСТ 3.1201 - 85 ЕСТД. Система обозначения технической документации.
ГОСТ 3.1105 - 84 ЕСТД. Формы и правила оформления документов общего назначения.
ГОСТ 3.1127 - 93 ЕСТД. Общие правила выполнения текстовых технологических документов.
ГОСТ 3.1128 - 93 ЕСТД. Общие правила выполнения графических технологических документов.
ГОСТ 3.1201 - 85 ЕСТД. Система обозначения технологической документации.
ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин.
ГОСТ 19.104-78 ЕСПД. Основные надписи.
ГОСТ 19.202-78 ЕСПД. Спецификация. Требования к содержанию и оформлению.
ГОСТ 19.404-79 ЕСПД. Пояснительная записка. Требования к содержанию и оформлению.
ГОСТ 19.502-78 ЕСТД. Описание применения. Требования к содержанию и оформлениям.
ГОСТ 7.1 - 84 Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления.
ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации.
ГОСТ 21.110-95 СПДС. Правила выполнения спецификаций оборудования, изделий и материалов.
ГОСТ 21.205-93 СПДС. Технология производства. Основные требования к рабочим чертежам.
ОК (МК (ИСО/ИНФКО МКС) 001-96) 001-2000 Общероссийский классификатор стандартов.
ОК 005-93 Общероссийский классификатор продукции.
ОК 012-93 Общероссийский классификатор изделий и конструкторских документов.
ОК 015-94 Общероссийский классификатор единиц измерения.
Таблица 1.1
|
Название |
Обозначение |
Значение |
Единица измерения |
|
Температура перед ТВД |
Тг |
1063 |
К |
|
Температура среднегодовая перед компрессором |
Тв |
285 |
К |
|
Потери по тракту |
xтр |
0,1 |
--- |
|
Относительный расход охлаждаемого воздуха |
qохл |
0,035 |
--- |
|
Степень регенерации |
r |
0,7 |
--- |
|
Относительный расход топлива |
qтопл |
0,015 |
--- |
На основании опыта УЗТМ и научно-исследовательских организаций по созданию ГТУ задаёмся необходимыми теплофизическими коэффициентами (табл.1.2).
Таблица 1.2. Необходимые теплофизические коэффициенты
|
Название |
Обозначение |
Значение |
Единица измерения |
|
КПД турбины |
hТ |
0,88 |
--- |
|
КПД компрессора |
hК |
0,86 |
--- |
|
КПД камеры сгорания |
hКС |
0,99 |
--- |
|
КПД механический |
hмех |
0,98 |
--- |
|
Теплоемкость воздуха на входе в компрессор |
Cp К |
1,008 |
кДж/ (кт*К) |
|
Теплоемкость газовоздушной смеси в камере сгорания |
Cp КС |
1,08 |
кДж/ (кт*К) |
|
Теплоемкость воздуха в камере сгорания |
Cp В |
1,03 |
кДж/ (кт*К) |
|
Теплоемкость продуктов сгорания в турбине |
Cp Т |
1,16 |
кДж/ (кт*К) |
В качестве расчетной величины принимаем значение 
, оптимальное, как по КПД, так и по
эффективной мощности. Результаты расчета представлены в табл.1.3
Таблица 1.3. Данные предварительного расчета тепловой схемы
|
Обозначение |
Значение |
Обозначение |
Значение |
|
|
4,400 |
|
3,982 |
|
|
0,527 |
|
0,290 |
|
|
177,9 |
|
315,2 |
|
|
285,0 |
|
791,5 |
|
|
464,5 |
|
693,4 |
