Расчет режима работы компрессорного цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Чайковский техникум промышленных технологий и управления»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: «Расчет режима компрессорной станции»

Студент:

Борисов М.Н.

Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Назначение запорно-регулирующей арматуры в технологических обвязках КС

1.2 Общие сведения об промышленной трубопроводной арматуре

1.2.1 Требования, предъявляемые к запорной арматуре

1.2.2 Классификация запорной арматуры

1.2.3 Конструктивные особенности запорной арматуры

1.2.4 Номинальный размер арматуры

1.2.5 Давление номинальное условное

1.2.6 Типы соединений арматуры с трубопроводами

1.2.7 Материалы для запорной арматуры

1.2.8 Виды запорной арматуры

1.3 Приводы

Заключение

Список литературы

Введение

Современная компрессорная станция (КС) - это сложное инженерное сооружение, обеспечивающее основные технологические процессы по подготовке и транспорту природного газа: очистку газа от пыли, его компримирование и охлаждение на выходе из КС.

В состав основного оборудования КС входит арматура технологических трубопроводов обвязки агрегатов. В общих словах арматура ? это монтируемые на газопроводах, резервуарах, аппаратах и приборах различные приспособления и устройства.

К трубопроводной газовой арматуре в обобщенном варианте относят самые разнообразные устройства, предназначенные для управления потоками среды (жидкой, газообразной, газожидкостной и т.п.), транспортируемой по трубопроводу. С помощью арматуры включают и отключают подачу, указывают и регулируют уровни жидкостей, понижают, повышают давления или меняют направления газового или жидкостного потоков, производят автоматическое удаление газов и жидкостей.

К характерным особенностям работы запорной арматуры на магистральных газопроводах и КС относятся: высокое давление транспортируемого газа (до 7,5 МПа), относительно высокая температура газа на выходе КС (60-70 °С), наличие в составе газа механических примесей и компонентов, вызывающих коррозию, эрозию металла и т.д.

Актуальностью в комплексе работ по повышению эффективности магистрального транспорта газа является снижение энергетических затрат. Газ должен быть доставлен потребителям самым оптимальным и экономически эффективным путем с соблюдением все возрастающих требований по повышению надежности и безопасности поставок.

Целью данной курсовой работы является усвоение основных положений курса, включающего в себя вопросы эксплуатации основного и вспомогательного оборудования компрессорных станций, получение навыков расчета режимов работы компрессорной станции, определение затрат энергоресурсов.

Для решения цели данной курсовой работы поставлены следующие задачи:

- запорно-регулирующая арматура;

- произвести расчет режима работы КЦ.

1. Теоретическая часть

1.1 Назначение запорной арматуры в технологических обвязках КС

Вся запорная арматура технологических обвязок компрессорной станции имеет нумерацию согласно оперативной схеме КС, четкие указатели открытия и закрытия, указатели направления движения газа. Запорная арматура в обвязке КС подразделяется на 4 основные группы: общестанционная, режимная, агрегатная и охранная.

Общестанционные краны установлены на узлах подключения станции к магистральному газопроводу и служат для отключения КС от газопровода и стравливания газа из технологической обвязки станции.

Режимные краны обеспечивают возможность изменения схемы работы ГПА, выбор групп работающих агрегатов. Они характерны в основном для обвязок с неполнонапорными ЦБН.

Агрегатные краны относятся непосредственно к обвязке нагнетателя и обеспечивают его подключение к технологическим трубопроводам станции.

Охранные краны предназначены для автоматического отключения КС от магистрального газопровода в условиях возникновения каких-либо аварийных ситуаций на компрессорных станциях.

На магистральных газопроводах и КС применяется запорная арматура различного типа, но наибольшее распространение получили краны, задвижки и обратные клапаны.

1.2 Общие сведения об промышленной трубопроводной арматуре

Промышленная трубопроводная арматура определяется, как «устройство, устанавливаемое на трубопроводе и емкости и обеспечивающее управление потоком рабочей среды путем изменения проходного сечения».

Промышленная трубопроводная арматура подразделяется на запорную арматуру, регулирующую арматуру, распределительно-смесительная арматуру предохранительная арматуру и др.

Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения:

Запорная арматура - «промышленная арматура, предназначенная для перекрытия потока рабочей среды».

Регулирующая арматура - «промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода».

Распределительно-смесительная арматура - «промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков».

Предохранительная арматура - «промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования от аварийных изменений параметров».

Обратная арматура - «промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды».

По типу присоединения к трубопроводу промышленная трубопроводная арматура подразделяется на фланцевую, муфтовую, цапковую, штуцерную и арматуру под приварку.

1.2.1 Требования, предъявляемые к запорной арматуре

Магистральные газопроводы, на которых устанавливается запорная арматура, делятся в зависимости от рабочего давления на два класса: первый - при рабочем давлении от 2,5 до 10 МПа включительно; второй - при рабочем давлении от 1,2 до 2,5 МПа включительно.

К особенностям работы запорной арматуры на магистральных газопроводах относятся высокое давление газа, высокая температура газа на выходе (например, газоперекачивающего агрегата до 160° С), наличие в составе газа компонентов, вызывающих коррозию металла (углекислый газ, сероводород), наличие газового конденсата, метанола, диэтиленгликоля и механических примесей с максимальной величиной частицы до 1 мм. В связи с этим к запорной арматуре предъявляются следующие требования:

- запорная арматура должна обеспечивать герметичное отключение дефектного участка газопровода, сосуда или аппарата от технологических трубопроводов во избежание поступления к месту ремонтных работ газа, который может загореться, взорваться или вызвать отравление персонала;

- запорная арматура длительное время должна сохранять герметичность и работоспособность;

- запорная арматура должна обеспечивать минимальное гидравлическое сопротивление; большое число ее создает дополнительное сопротивление движению газа и ведет к расходу энергии на преодоление этого сопротивления;

- запорная арматура должна иметь хорошую герметичность относительно окружающей среды (в соединениях с трубопроводом, разъемах корпуса и через уплотнения полуосей затвора арматуры не должно быть утечек);

- конструкция запорной арматуры должна обеспечивать удобство ее обслуживания и ремонта, быстрое открытие и закрытие; при ручном управлении запорной арматурой усилия не должны превышать допустимых нормами величин;

- для обеспечения прохода очистных поршней разделительных шаров в период эксплуатации газопровода диаметр запорного устройства должен соответствовать диаметру трубопровода, к которому оно подсоединено.

1.2.2 Классификация запорной арматуры

Применяемая на магистральных газопроводах и КС запорная арматура различается по конструктивным особенностям, номинальному (условному) давлению, номинальному (условному) проходу, типу привода и ряду других признаков. Запорная арматура каждого вида состоит из трех основных элементов: запорного устройства, привода и системы управления.

Запорное устройство состоит из закрытого герметичного корпуса, внутри которого размещается запорный узел. Корпус обычно имеет два (иногда и более) присоединительных конца, которыми он плотно присоединяется к трубопроводу. Запорный узел предназначен для герметичного разделения трубопровода на части. Он состоит из седла и запорного органа, которые находятся в постоянном соприкосновении по уплотнительным поверхностям, и в закрытом состоянии герметично разделяют разобщенные части трубопровода.

Привод арматуры - это исполнительный механизм, перемещающий запорный орган внутри запорного узла относительно седла из закрытого положения в открытое и наоборот.

Система управления служит для подачи дистанционного или местного управляющего сигнала к исполнительному механизму (приводу) для установки запорного органа в открытое или закрытое положение.

1.2.3 Конструктивные особенности запорной арматуры

Конструктивные особенности запорной арматуры определяются направлением перемещения запорного органа относительно седла. Различают следующие типы запорной арматуры.

Задвижка - «промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган перемещается возвратно-поступательно перпендикулярно оси потока рабочей среды». Задвижки характеризуются небольшим гидравлическим сопротивлением и незначительным коэффициентом трения, который может быть снижен еще более с помощью различных смазок. Смазка не только уменьшает коэффициент трения, а, следовательно, и требуемые усилия для открытия (закрытия) арматуры, но и герметизирует затвор.

Кран - «промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган имеет форму тела вращения или части его, который проворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной к направлению потока рабочей среды». Характерная особенность запорного устройства этого вида -- постоянный контакт запорного органа с седлом. Это обусловливает относительно высокий коэффициент трения, который можно снизить с помощью уплотнительных смазок. К этой арматуре относятся шаровые краны, цилиндрические краны, конусные краны, распределительные краны.

Клапан (или по вышеуказанному стандарту недопустимый к применению термин «вентиль») - это «промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока рабочей среды». Клапаны имеют незначительный коэффициент трения и требуют приводов небольшой мощности, однако изменение направления потока создает в них повышенное гидравлическое сопротивление. К ним относится запорный клапан - «клапан, предназначенный для перекрытия потока среды»;

Обратный клапан - «клапан, предназначенный для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды».

Затвор - «промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган поворачивается вокруг оси, не являющейся его собственной осью». Запорные устройства этого вида широко применяют в обратных затворах, которые недопустимо.

Обратный затвор - «затвор, предназначенный для предотвращения обратного потока рабочей среды».

К основным параметрам запорной арматуры относятся: номинальный (условный) проход DN, номинальное (условное) давление PN (МПа), температура рабочей среды К (°С), тип присоединения к трубопроводу, масса (кг).

1.2.4 Номинальный размер арматуры

Номинальный размер (условный проход) - один из параметров запорной арматуры. Под номинальным размером (условным проходом) понимают параметр, применяемый в трубопроводных системах в качестве характеристики соединений трубопроводов, фитингов и арматуры. Номинальный размер (условный проход) не имеет единицы измерения и приблизительно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, измеренному в миллиметрах, а в запорной арматуре - внутреннему диаметру присоединяемых концов.

Номинальный размер (условный проход) указывается с помощью обозначения DN и числового значения, выбранного из ряда, например, номинальный размер (условный проход) 200 обозначается: DN 200.

Условный проход обозначается Dy. Например, условный проход 100 мм выражается как Dy 100 .

«Проходная арматура» - «промышленная трубопроводная арматура, в которой рабочая среда не изменяет направление своего движения на выходе по сравнению с направлением ее на входе».

По форме и сечению проходного канала трубопроводную арматуру можно разделить на две группы: с полностью и частично открывающимися каналами.

«Полнопроходной арматурой» называется «проходная арматура, у которой площадь сечения затвора равна или больше площади входного патрубка». Она характеризуется очень незначительным гидравлическим сопротивлением и обусловливает минимальную турбулентность потока. Полнопроходными выпускаются клиновые и параллельные задвижки, большинство шаровых и некоторые модели конусных кранов.

1.2.5 Давление номинальное (условное)

Другим основным параметром соединений трубопроводов и арматуры является номинальное (условное) давление PN.

Давление номинальное (условное) устанавливается. Под номинальным (условным) давлением (PN) понимается наибольшее избыточное рабочее давление при температуре рабочей среды 20 °С, при котором обеспечивается заданный срок службы соединений трубопроводов и арматуры, имеющих определенные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках прочности при температуре 20 °С.

Под рабочим давлением следует понимать наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопровода.

1.2.6 Типы соединений арматуры с трубопроводами

Соединение труб с аппаратом, сосудом или запорной арматурой может быть разъемным и неразъемным. К разъемному соединениям относятся муфтовые, цапковые и фланцевые, к неразъемным - «под приварку». Соединение «под приварку» - наиболее дешевый способ присоединения арматуры, так как для ее производства требуется мало материалов и самое простое оборудование. Сварное соединение достаточно надежно с точки зрения прочности и герметичности. Однако к арматуре, присоединяемой «под приварку», предъявляются особые требования: максимальный срок службы при минимальном (по числу и стоимости) текущем ремонте и свободный доступ к наиболее изнашивающимся узлам. Самым распространенным соединением арматуры с аппаратурой и трубопроводами является фланцевое. Размеры таких соединений, предназначенных для номинальных (условных) давлений от 0,1 до 20 МПа (от 1 до 200 кгс/см²).

Арматура с разъемным соединением другого вида (муфтовая). Такой вид соединений применяется в двух вариантах: резьбовая с внутренней (труба ввинчивается в арматуру) или наружной (присоединительные концы арматуры ввинчиваются в трубопровод) резьбой и присоединяемая быстросъемными накидными муфтами. Муфтовую резьбовую арматуру применяют в том случае, когда в схеме монтажа предусматривается достаточное пространство для работы с гаечным или газовыми ключами.

1.2.7 Материалы для запорной арматуры

Выбор материалов для запорной арматуры зависит от условий эксплуатации и характера транспортируемого продукта. Свойства материалов зачастую играют решающую роль при выборе арматуры. При классификации арматуры по материалам учитывают различные требования, предъявляемые к корпусу, крышке, запорному органу и т.д. Наибольшее распространение получили углеродистые и легированные стали, ковкий чугун, латунь, бронза, специальные сплавы. В настоящее время углеродистые и легированные стали - наиболее распространенный материал для изготовления литых и кованых корпусов и крышек, предназначенных для работы при высоких давлениях и температурах, гидравлических ударах и вибрации арматуры.

Детали запорного узла изготавливают из специальных сталей, в том числе из высокоуглеродистых, хромистых и молибденовых сталей. При содержании в транспортируемой среде абразивных частиц некоторые детали запорного узла изготавливают из твердых сплавов, например стеллита. Иногда материалом для уплотнительных поверхностей служит кожа, эбонит, резина, винипласт, фторопласт, полиуретан, пластмассы и др. Для изготовления фланцев, шпинделей, клиньев и других частей запорной арматуры применяют углеродистую и легированную стали, серый и ковкий чугуны.

1.2.8 Виды запорной арматуры

Задвижки

К задвижкам относится «промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган перемещается возвратно - поступательно перпендикулярно оси потока рабочей среды». Задвижка бывает: клиновая (с цельным, упругим или составным клином), параллельная (однодисковая и двухдисковая), задвижка с выдвижным шпинделем (штоком), задвижка с невыдвижным шпинделем, по типу проточной части - полнопроходная и с зауженным проходом.

Задвижки применяют для перекрытия потоков газообразных или жидких сред в трубопроводах на номинальное (условное) давление PN от 0,16 до 25 МПа (от 1,6 до 250 кгс/см²) при температуре рабочей среды до 838К (565°С) с номинальными (условными) проходами от 15 до 2000 мм. В газовой промышленности задвижки используют при оборудовании устья скважин, на промысловых сборных пунктах, магистральных и газораспределительных станциях и подземных хранилищах.

В сравнении с другими видами запорной арматуры задвижки имеют следующие преимущества: незначительное гидравлические сопротивление при полностью открытом проходе, отсутствие поворотов потока рабочей среды, простота обслуживания, относительно небольшая строительная длина, возможность подачи среды в любом направлении.

Все задвижки характеризуются небольшим допускаемым перепадом давлений на запорном устройстве, невысокой скоростью срабатывания запорного устройства, возможностью получения гидравлического удара в конце хода, большой высокой, трудностью ремонта изношенных уплотнительных поверхностей запорного устройства при эксплуатации, сложностью их изготовления.

Задвижки должны изготавливаться приводами следующих типов:

- с ручным приводом;

- с электрическим приводом;

На магистральных газопроводах применяют, например, следующие задвижки:

- Задвижка клиновая стальная с выдвижным шпинделем 30с64нж применяется для газа при температуре до 425°С и PN = 2,5 МПа или 25 кгс/см² (рис. 1).

- Задвижка запорная клиновая стальная литая с выдвижным шпинделем 30сТбнж применяется для газа при температуре до 450°С и PN = 6,4 МПа (64 кгс/см2)

- Задвижки типа ЗКЛ2 (клиновые литые с выдвижным шпинделем, фланцевая, с электроприводом) для газообразных и жидких нефтяных сред различной коррозионной активности. Они выпускаются на номинальное (условное) давление равное 1,6 МПа (16 кгс/см² ) таблицей фигур 30нж41нж; 4,0 МПа (40 кгс/см²) -30нж5нж; 6,4 МПа (64 кгс/см²) -30нж76нжпри температуре до 450 °С, и имеют диаметр номинального (условного) прохода 50-200 мм.

Рисунок 1 - Задвижка стальная клиновая с выдвижным шпинделем. 1 - корпус; 2 - клин; 3 - шпиндель; 4 -крышка; 5 - маховик

Клапанам запорный или регулирующий орган перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока рабочей среды». Запорный орган, как правило, перемещается при помощи пары «винт - ходовая гайка». В случаях, когда к надежности и герметичности перекрытия прохода предъявляются высокие требования, широко применяют клапаны для перекрытия потоков газообразных или жидких сред в трубопроводах с диаметром номинальных (условных) проходов до 300 мм при рабочих давлениях до 250 МПа (2500 кгс/см²) и температура сред от -200 °С до +450 °С.

Запорный клапан - клапан, предназначенный для перекрытия потока рабочей среды.

По сравнению с другими видами запорной арматуры клапаны имеют следующие преимущества: возможность работы при высоких перепадах давлений на запорном органе и при больших рабочих давлениях; простота конструкции, обслуживания и ремонта при эксплуатации; меньший ход запорного органа (по сравнению с задвижками), необходимый для полного перекрытия прохода (обычно 0,25 DN); относительно небольшие габаритные размеры и масса; применение при высоких и сверхнизких температурах рабочей среды; герметичность перекрытия прохода; использование в качестве регулирующего арматуры; размещение на трубопроводе в любом положении (вертикальном или горизонтальном); исключение возможности возникновения гидравлического удара.

Конструкции всех клапанов характеризуются высоким гидравлическим сопротивлением, большой строительной длиной, подачей среды только в одном направлении, определяемом конструкцией клапана.

Клапан состоит из корпуса, в котором смонтированы запорный орган, кольцевое седло, и верхней крышки с сальниковым устройством и шпинделя. Внутренние поверхности корпуса и верхней крышки образуют рабочую полость клапана. Корпус клапана имеет литую конструкцию, симметричную относительно продольной плоскости, снабжен двумя соосными патрубками, имеющими фланцы для присоединения к трубопроводу. По форме запорный орган представляет собой тело вращения с плоским основанием, на котором закреплено уплотнительное кольцо, изготовленное из металла, резины, фторопласта и др.

Конструкция узла соединения запорного органа со шпинделем обеспечивает возможность смещения оси тарелки по отношению к оси шпинделя, что способствует плотному прилеганию уплотнительного кольца запорного органа к седлу.

Уплотнение в месте выхода шпинделя из рабочей полости осуществляется сальниковым устройством, набивку которого можно проводить как в закрытом, так и в открытом положении запорного устройства. Для набивки сальника в открытом положении в верхней части запорного органа имеется конусная фаска, а в крышке - соответствующая проточка, которая играет роль уплотнительного седла. Когда шпиндель полностью поднят, конусные поверхности соприкасаются и прекращают доступ среды по шпинделю к сальнику. Уплотнительные поверхности клапана наплавляют специальными сплавами, а затем при его сборке притирают.

В качестве привода клапана используют маховик, соединенный со шпинделем. При вращении маховика запорный орган приходит в движение, открывает или перекрывает проход.

По конструкции клапаны делятся на проходные, прямоточные и угловые. В свою очередь запорное клапаны по конструкции запорных органов подразделяются на клапаны с профилированными запорными органами и игольчатые, тарельчатые и диафрагмовые. По способу уплотнения шпинделя клапаны делятся на сальниковые и силъфонные.

На магистральных газопроводах, КС, ГРС и подземных хранилищах применяют, например, следующие клапаны:

- клапан сальниковый ВНИЛ для жидких и газообразных сред, применяемый в качестве запорного устройства на трубопроводах при температуре рабочей среды 200-300 °С, с DN 6,10,15 мм, PN16 МПа.

- клапан запорный стальной 15нж54бк DN15, PN16 МПа предназначен для применения в дифференциальных манометрах на линиях установок теплотехнического и технического контроля, рабочая среда - газ, жидкость до температуры 300 °С (рис. 2, рис. 3).

- клапан запорный 15с22нж DN 40,50,80,100, PN 4 МПа (40 кгс/см² ). Клапаны предназначены в качестве запорных устройств для установки на трубопроводах. Рабочая среда - вода, пар, неагрессивные среды. Температура рабочей среды - до 425 °С.

Рисунок 2 - Внешний вид клапана запорного.

Рисунок 3 - Клапан запорный стальной.

Обратные клапаны.

К обратным клапанам относят устройства, «предназначенные для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды» в трубопроводе и тем самым для предупреждения аварии, например при внезапной остановке насоса, нагнетателя или компрессорной станции. Они являются автоматическими самодействующими предохранительными устройствами. Запорный орган - основа обратного клапана. Он пропускает среду в одном направлении и перекрывает ее поток в обратном направлении.

По принципу действия обратные клапаны в основном делят на подъемные и поворотные. При высоких давлениях среды и малых номинальных (условных) проходах применяют шариковые обратные клапаны. Преимущество поворотных обратных клапанов заключается в том, что они имеют меньшее гидравлическое сопротивление. Подъемные обратные клапаны более просты и надежны. Они могут быть угловыми и проходными.

На магистральных газопроводах и КС применяют следующие обратные клапаны:

- клапаны обратные подъемные муфтовые 16ч2р и 16ч2бр. Концы муфтовые. Клапан 16ч2р применяют для воды при t = 50?С и PN =1,0 МПа (10 кгс/см²), а клапан 16ч2бр - для воды и пара при t = 225?С и PN =1,6 МПа (16 кгс/см²).

- клапан обратный подъемный фланцевый из ковкого чугуна на 16кч9бр применяется для воды и насыщенного пара при t = 225?С и PN = 2,5 МПа (25 кгс/см²).

- клапаны обратные подъемные фланцевые 16ч6р и 16ч6бр. Клапан 16ч6р применяют для воды при t = 50?С и PN =1,0 МПа (10 кгс/см), а клапан 16ч6бр - для воды и пара при t = 225?С и PN =2,5 МПа (25 кгс/см).

- клапан обратный поворотный стальной фланцевый 19с53нж (рис. 4). Клапан применяют для жидких и газообразных сред с температурой до 425?С и PN =4,0 МПа (40 кгс/см).

Краном называется «промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган имеет форму тела вращения или части его, который поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной к направлению потока сред». В кране подвижная деталь (запорный орган) запорного устройства имеет форму тела вращения с отверстием для пропуска потока, которое при перекрытии потока вращается вокруг своей оси, перпендикулярной оси трубопровода.

Рисунок 4 - Клапан обратный поворотный.

Краны подразделяются по следующим основным признакам:

по функциональному назначению - запорные, распределительные (трех ходовые, многоходовые);

по способу установки запорного органа в корпусе: запорный орган «плавающий» и «запорный орган в опорах»;

по типу проточной части: полнопроходной и с зауженным проходом;

по типу присоединения к трубопроводу: фланцевые, муфтовые, цапковые, штуцерно-торцевые, «под приварку»;

по типу привода: поршневой, ручной, с электроприводом;

по типу системы управления поршневым приводом: пневматической, пневмогидравлической и электрогидравлической.

Любой кран имеет два основных элемента - корпус и запорный узел, состоящий из запорного органа и седла. В зависимости от конструкции запорного органа краны делятся на конусные, цилиндрические и сферические (или шаровые); от характера движения запорного органа - с вращением запорного органа без подъема и с подъемом его перед поворотом и последующим опусканием (прижимом после поворота). В зависимости от применения смазки - со смазкой и без смазки.

Краны различают по конструкции и материалу корпуса, рабочему давлению и условному проходу, наличию обогрева, направлению потока, числу патрубков и т.д.

По сравнению с другими видами запорной арматуры краны обладают следующими преимуществами:

- крутящий момент привода (ключа, штурвала и др.) в кранах передается непосредственно на запорный орган; в других видах запорной арматуры для обеспечения поступательного перемещения запирающей детали имеется, как правило, резьбовая пара;

- прямоточность движения потока через отверстие в запорном органе крана и вследствие - сведенное до минимума гидравлическое сопротивление;

- компактность, так как запорный орган кранов в отличие от подвижных деталей клапанов и задвижек, перемещающихся поступательно, вращается вокруг оси, не перемещаясь в пространстве;

- при работе поверхность запорного органа не отрывается от корпуса и уплотнительные поверхности остаются замкнутыми, что значительно уменьшает эрозию уплотнительных поверхностей и опасность попадания на поверхность контакта посторонних частиц; это же обстоятельство позволяет применять смазку уплотнительных поверхностей для увеличения герметичности запорного устройства.

Конусные краны

Конусным краном называется «кран, запорный или регулирующий орган которого имеет форму конуса».

Различают несколько видов конусных кранов. Рассмотрим каждый из них.

Натяжные конусные краны. Натяжные конусные краны подразделяют по способу создания удельного давления между корпусом и запорным органом.

Кран с затяжкой резьбовым соединением состоит из корпуса, запорного органа, упорной шайбы и натяжной гайки. Запорный орган сверху имеет хвостовик с квадратом, на который накидывается ключ для управления краном, снизу - ось с резьбой. Упорная шайба садится на ось запорного органа и вращается вместе с ней с помощью одной или двух лысок, через которые передается вращение запорному органу. При затяжке гайки шайба образует опору, в которую упирается гайка, и передает усилие затяжки на нижний торец корпуса. Кроме того, на шайбе обычно имеются выступы, которые вместе с упорами на корпусе крана ограничивают поворот в пределах 90° (от открытого до закрытого положения). Преимущество кранов с затяжкой через резьбу заключается в простоте конструкции, а также в удобстве и простоте регулировки усилия затяжки.

Натяжные краны, как правило, не имеют специальных уплотнительных устройств, предохраняющих окружающее пространство от попадания в нее рабочей среды. Вследствие этого натяжные краны применяют, главным образом, для низких рабочих давлений до 1,0 МПа (до 10 кгс/см). Кран конусный натяжной показан на рисунках 5 и 6.

Рисунок 5 - Кран конусный натяжной.

Рисунок 6 - Кран конусный натяжной.

Сальниковые конусные краны. Сальниковые конусные краны характеризуются не наличием сальника вообще, а тем, что необходимые для герметичности удельные давления на конусных уплотнительных поверхностях корпуса и запорного органа, создаются при затяжке сальника. Усилия затяжки сальника передается на запорный орган, прижимая ее к седлу.

Конусный сальниковый кран состоит из корпуса, запорного органа, поднабивочной шайбы, набивки и сальника. Запорное устройство и сальниковый узел герметизируют затяжкой гаек анкерных болтов. В сальниковых кранах с номинальным (условным) проходом 40 мм и выше обычно применяют отжимной болт. При слишком сильной затяжке сальника запорный орган трудно повернуть. Назначение болтов -- слегка отжать запорный орган для облегчения поворота, однако практически при перетяжке сальника отжать запорный орган болтом удается не всегда.

Сальниковые краны обеспечивают более надежную защиту от утечки рабочей среды в атмосферу (благодаря сальнику), но имеют быстроизнашивающийся элемент - мягкую набивку. В связи с этим сальниковые краны применяют при более высоких параметрах среды по сравнению с натяжными кранами.

Сальниковые краны, как правило, широко применяют для жидких и газообразных сред при давлениях в трубопроводе 0,6-4,0 МПа (6-40 кгс/см). Кран конусный пробковый проходной сальниковый представлен на рисунке 7.

Рисунок 7 - Кран конусный пробковый проходной сальниковый.

Конусные краны со смазкой. При давлениях среды свыше 4,0 МПа (40 кгс/см) на запорный орган крана действуют большие усилия, прижимающие ее к уплотнительной поверхности корпуса. Эти усилия пропорциональны квадрату диаметра проходного сечения, поэтому при средних и больших проходах моменты, необходимые для управления краном, резко увеличиваются. Кроме того, при высоких давлениях среды удельные давления на уплотнительных поверхностях возрастают до таких значений, при которых задирание контактирующих поверхностей при повороте становится опасным.

Эти причины, а также необходимость в защите уплотнительных поверхностей от коррозии вызвали появление кранов со смазкой. Конструкция таких кранов аналогична обычным сальниковым кранами. Она включает корпус, крышку, набивку и сальник. Новый элемент -- система смазки. Смазку набивают в центральной осевой канал хвостовика запорного органа. При завинчивании набивочного болта смазка через вертикальное сверление продавливается в кольцевой паз на запорном органе, а оттуда через четыре продольных паза на запорном органе - в нижний кольцевой паз на корпусе.

Цилиндрические краны

Цилиндрический кран называется «кран, запорный или регулирующий орган которого имеет форму цилиндра». Кран с цилиндрическим запорным органом проще конусных в изготовлении, а их уплотнительные поверхности не нуждаются в притирке ввиду простоты технологической доводки цилиндрических поверхностей на универсальных шлифовальных станках.

По конструктивным признакам цилиндрические краны можно разделить на две группы: краны с металлическим и эластичными уплотнениями.

Цилиндрический кран с уплотнением «металл по металлу» состоит из корпуса, металлического запорного органа, крышки и сальника. Между уплотнительными цилиндрическими поверхностями должен быть или небольшой натяг или минимальный зазор.

Цилиндрические краны с эластичным уплотнением большей частью применяют с металлическим запорным органом и неметаллическим эластичным уплотнением в седле. Седло выполняют из пластмассы, резины или специальных составов с асбестовым, графитовым или другими наполнителями. Цилиндрический кран показан на рисунке 8.

Рисунок 8 - Кран цилиндрический. 1 - корпус; 2 - пробка; 3 - разделительная шайба; 4 - сальниковая набивка; 5 - сальниковая втулка; 6 - хвостовик

Шаровые краны

К шаровым кранам относятся «кран, запорный или регулирующий орган которого имеет сферическую форму». Шаровые краны обладают основными преимуществами конусных кранов: прямоточность, низким гидравлическим сопротивлением, постоянным контактом уплотнительных поверхностей (уменьшающим коррозию и позволяющим применять уплотнительную смазку), малыми размерами. Однако шаровые краны имеют преимущества перед конусными: запорный орган и корпус крана благодаря сферической форме имеют меньшие размеры и массу, а также большую прочность и жесткость. В шаровых кранах не нужны ребра жесткости, усложняющие технологию отливки и увеличивающие массу всего устройства.

Краны со сферическими запорными органами обеспечивают гораздо лучшую герметичность. Даже при недостаточной точности изготовления контакты уплотнительных поверхностей корпуса и запорного органа полностью герметизируют запорное устройство.

Шаровый кран представляет собой запорное устройство, состоящее из: корпуса, запорного узла, в который входит запорный орган (шар) и два уплотнительных седла, и поворотного штока (шпинделя). Несмотря на простоту схемы и принципа действий конструктивное решение этих узлов отличается большим разнообразием. По способу установки шара и уплотнительных седел можно выделить основные типы шаровых кранов: с плавающим шаром, с шаром в опорах, со свободным шаром и подпружиненной плавающей втулкой, Выбор типа шарового крана зависит от рабочего давления среды и диаметра условного прохода крана.

Запорное устройство с плавающим шаром ранее использовалось в кранах с диаметром условного прохода до 1000 мм. В настоящее время его используют только для кранов с малым проходным сечением (DN<100 мм) при давлениях рабочей среды до 10 МПа (100 кгс/см). Основное преимущество такого запорного узла - простота и компактность, что определяет высокую надежность и малую металлоемкость крана.

Запорное устройство со свободным шаром и подпружиненной втулкой позволяет компенсировать износ уплотнительных поверхностей колец, обеспечивая при этом двухстороннее уплотнение. Кроме того, подпружиненная втулка компенсирует температурные изменения, которые могут наблюдаться при работе крана.

Рассмотрим основные типы шаровых кранов.

Шаровой кран с плавающим шаром. Принцип работы крана с плавающим шаром заключается в следующем. В корпусе расположены два уплотнительных седла, между которыми зажимается стальной или бронзовый шар, имеющий сквозное отверстие, диаметр которого равен внутреннему диаметру трубопровода. С помощью штока шар может свободно поворачиваться в уплотнительных седлах. В открытом состоянии отверстие шара совпадает с отверстием трубопровода, обеспечивая протекание рабочей среды с минимальным гидравлическим сопротивлением. При повороте штока на четверть оборота (90°) отверстие шара устанавливается перпендикулярно проходному отверстию крана. Давлением среды шар прижимается к заднему седлу, чем обеспечивается полная герметичность запорного узла.

Краны с плавающим шаром просты по конструкции и надежны в эксплуатации, но им отдают предпочтение в тех случаях, когда материал седел выдерживает нагрузку от шара, так как вся нагрузка, которую воспринимает шар от давления рабочей среды, передается на седла. Кроме того, нужно знать, что кран с плавающим шаром при больших диаметрах приходного сечения требует больших усилий при его повороте из одного положения в другое.

Кран с шаром в опорах. Кран с шаром в опорах применяется в основном в кранах с большим номинальным (условным) проходом, рассчитанных на высокие рабочие давления. Перенос опорных усилий с уплотнительных седел на полуоси шара позволяет значительно уменьшить момент, необходимый для поворота запорного органа. При правильном выборе уплотнительных элементов запорный узел данного типа обеспечивает герметичность перекрытия потока в двух направлениях. Кран с шаром в опорах показан на рис. 9.

В зависимости от расположения уплотнительного седла запорный узел может быть выполнен по двум схемам: с уплотняющим седлом перед шаром и с уплотняющим седлом за шаром.



Рисунок 9 - Кран с шаром в опорах. 1 - пробка; 2 - редуктор; 3 - фланец; 4 - шпиндель; 5 - седло; 6 - уплотнительные кольца; 7 - уплотнительный фланец

Конструктивное отличие крана с уплотняющим седлом за шаром от крана с уплотнением перед шаром заключается в том, что он имеет плавающие втулки, у которых диаметр уплотнения меньше среднего диаметра седла. Для обеспечения этого условия внутренний диаметр седла должен быть больше диаметра проходного отверстия в шаре.

Запорное устройство с шаром в опорах имеют следующие преимущества:

с уплотнительным седлом перед шаром - при закрытом кране уплотнение шпинделя и большая часть корпуса крана не нагружена внутренним давлением;

с уплотнением за шаром - значительное снижение нагрузки на опорные подшипники, уменьшение суммарного момента трения в запорном устройстве.

Краны с уплотнительным седлом перед шаром характеризуются большими моментами, необходимыми для поворота шара, и высокими нагрузками на опорные подшипники в результате увеличения эффективной площади, на которую действует давление.

1.3 Приводы

Как уже отмечалось, привод - это исполнительный механизм, перемещающий запорный орган внутри запорного устройства (запорного узла) относительно седла из закрытого положения в открытое и наоборот.

В соответствии с требованиями к конструктивному устройству кранов краны должны поставляться с приводами, обеспечивающими поворот запорного органа на 90°.

Для управления кранами применяются: поршневые приводы с кулисным механизмом и системой управления (пневматической, пневмогидравлической и электрогидравлической);

- электрические с механическим редуктором;

- ручные приводы с механическим редуктором;

- ручные приводы без механического редуктора,

Электроприводы должны быть выполнены во взрывозащищенном исполнении и должны функционировать от силового напряжения 380V. На рисунке 10 представлена упрощенная схема электропривода.

Рисунок 10. Упрощенная схема электропривода,

Система управления приводами подразделяется на пневматическую, пневмогидравлическую и электрогидравлическую.

Приводы с пневматической и пневмогидравлической системами управления должны функционировать от энергии давления транспортируемого газа либо от энергии давления газа

или воздуха из автономной системы. На рисунке 11 представлена упрощенная схема пневмогидропривоода.

Рисунок 11 - Упрощенная схема пневмогидропривоода: 1 - корпус крана; 2 - мультипликатор; 3 - концевой выключатель; 4 - пневмогидропривод; 5 - электропневмоклапаны; 6 - вентиль запорный; 7 - шпиндель крана; 8 - коническая пробка крана; 9 - коллектор импульсного газа

Приводы с электрогидравлической системой управления должны функционировать от энергии давления транспортируемого газа, передаваемого в гидросистему, либо от энергии давления масла в создаваемом электрическим насосом гидроаккумуляторе.

Приводы, функционирующие от энергии давления газа должны обеспечивать открытие и закрытие кранов минимальным давлением управляющего газа: например, для кранов класс 400 (PN 6,4) - 1.5 МПа, для кранов 2500 (PN 42,0) -3.5 МПа.

Приводы должны обеспечивать крутящий момент, позволяющий производить полное открытие кранов D_N 100-500 мм при одностороннем дифференциальном давлении газа на шаровом кране равном PN и кранов DN 700-1400мм при одностороннем дифференциальном давлении на шаровом кране равном 2,0 МПа (минимальном давлении управляющего газа), а также обеспечивать крутящий момент, позволяющий производить открытие (страгивание) шаровых кранов DN 100-1400мм при наличии дифференциальных давлений газа равных PN на обоих седлах одновременно (давлением управляющего газа равным 0,5 PN).

Приводы с пневмогидравлической системой управления должны иметь устройства регулировки времени перестановки крана и устройства ограничения и регулировки конечных положений шарового запорного органа. Время перестановки крана с приводами, функционирующими от энергии давления газа, в зависимости от давления управляющего газа, для кранов различных DN также различно.

Краны должны иметь следующие способы управления:

- дистанционный (основной);

- местный (основной);

- ручной дублер (аварийный).

арматура компрессорный станция трубопровод

Заключение

В данной курсовой работе рассмотрены следующие задачи:

Теоретическая часть, в которую вошли следующие основные задачи

- запорно-регулирующая арматура.

В расчетную часть входят следующие расчеты:

- определение состава газа и его свойств:

М= 16,230485 кг/кмоль; Т_КР=190,42117 К; Р_КР=4,59591 МПа.

- определение коэффициента сжимаемости: Z= .

- определение газовой постоянной: R=0,51228 кДж/кг*К.

- определение плотности газа:

- определение располагаемой мощности ГТУ:

- определение количества параллельно работающих ГПА: n_р = 4 шт.

- определение номинального расхода: q_н = 25,5

- определение объемного расхода на входе в ЦБН

- определение приведенной объемной производительности:

- определение параметров по газодинамической характеристике:

- относительная частота вращения ;

- объемная производительность []=212;

- политропный КПД 0,79;

- относительная приведенная потребляемая мощность.

- определение устойчивой работы: S=322,7%.

- определение внутренней мощности:

- определение оборотов ротор:

- определение мощности на муфте нагнетателя: N_н = 13013,234 кВт.

Список литературы

1. СТО ГАЗПРОМ 2-3.5-051-2006, Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов

2. СН и П 23-01-99, Строительная климатология;

3. Учебно-методическое пособие к выполнению СРС (курсового проекта, курсовой работы, РГР) по дисциплинам «Эксплуатация оборудования компрессорных станций», «Основы эксплуатации оборудования компрессорных станций», «Эксплуатация компрессорных станций», «Современное оборудование насосных, компрессорных станций и газораспределительных станций»;

4. Канунников И.П., Асуев В.Г. Учебное пособие: газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16

5. Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16. Режим доступа: http://www.turbinist.ru/542-gazoperekachivayushhij-agregat-gpa-c-16.htmlhttp://www.turbinist.ru/542-gazoperekachivayushhij-agregat-gpa-c-16.html;

6. Географические координаты Чайковского, Пермский край, Россия. Режим доступа: http://dateandtime.info/ru/citycoordinates.php?id=569742;

7. Геолого-промысловая характеристика Уренгойского месторождения. Режим доступа: http://vunivere.ru/work18192/page2;

Размещено на Allbest.ru