Применение сменных (регулируемых) входных направляющих аппаратов для изменения характеристик ЦБН

Опыт эксплуатации газопроводов показывает, что при использова­нии нерегулируемых по частоте вращения ГПА с электроприводом типа СТД-12500, СТД -4000 возникают режимы работы с превышением пре­дельно допустимой потребляемой мощности нагнетателя, либо с превы­шением предельного значения выходного давления. Для исключения таких режимов необходимо снизить напор нагнетателя, что при посто­янной частоте вращения нагнетателя трудновыполнимо. С другой сто­роны, на ряде КС может значительно снижаться давление на входе, что приводит к недозагрузке ГПА по мощности, и в этом случае, наоборот, необходимо повысить напор нагнетателя, что также трудновыполнимо для указанного типа ГПА. Следует отметить, что для регулирования

Показатель надежности, диагностика и снижение энергозатрат ГПА 279

напора нагнетателя в рассматриваемых случаях возможно использо­вать дросселирование газа на входе или выходе нагнетателя, а также байпасирование газа с выхода на вход нагнетателя, управляя одним из кранов на входном участке. Однако анализ экономической эффектив­ности указанных способов регулирования показывает на их неприемле­мость.

Для решения задачи регулирования напора, а следовательно, и мощ­ности, потребляемой нагнетателем при использовании нерегулируемо­го по частоте вращения ГПА, применяются сменные или регулируемые входные направляющие аппараты (ВНА) нагнетателя. В основу такого метода регулирования положена возможность изменения момента коли­чества движения на входе ЦБН. При отклонении (закрутке) потока газа по направлению вращения рабочего колеса происходит уменьшение теоретического напора (положительная закрутка), а при отклонении потока газа в сторону, противоположную вращению рабочего колеса-увеличение напора (отрицательная закрутка). На рис 5.8 показаны ха­рактеристики, представляющие собой зависимость относительной мощ­ности от относительной производительности нагнетателя для различ-.ных способов регулирования, из которого следует, что по экономично­сти способ регулирования входными направляющими аппаратами за­нимает промежуточное положение между регулированием частотой вра­щения и дросселированием. Для реализации указанного метода регули­рования ВНИИГАЗ разработал поворотный входной направляющий аппарат для электроприводных нагнетателей типа «280». Конструктив­но привод лопаток ВНА осуществляется от управляемого электропри­вода типа ЭПВ-10 через зубчато-червячную передачу. Угол установки лопаток контролируется с помощью сельсина, встроенного в электро­привод. Диапазон регулирования по углам установки лопаток состав­ляет от-35° до + 35° С. Испытания нагнетателя с ВНА показали, что его установка при нулевом угле закрутки потока газа приводит к сни­жению напора на 3% и КПД на 2% в области оптимальной объемной производительности по сравнению с нагнетателем без ВНА. В области увеличенного расхода снижение КПД и напора увеличивается в связи с ростом Потерь, пропорциональных квадрату объемной производитель­ности. Однако за счет перемещения максимума КПД по расходу в сто­рону меньшей и большей производительности при повороте лопаток ВНА, эксплуатационное значение КПД нагнетателя изменяется на зна­чительно меньшую величину. На рис.5.9 показаны характеристики на­гнетателя типа «280» с поворотным ВНА.

Для изменения режима работы нагнетателя на длительный период, т.е. с учетом сезонной неравномерности потребления газа, целесообраз-

Показатель надежности, диагностика и снижение энергозатрат ГПА 281

Рис. 5.8. Кривые регулирования центробежного компрессора различными способами: 1 - изменение частоты вращения привода; 2 - регулируемый

входной направляющий аппарат; 3 - дросселирование газа на входе; 4 - дросселирование газа на выходе; 5 - байпасирование газа с выхода на вход

Рис. 5.9. Характеристики нагнетателя типа «280» с поворотным ВНА (диаметр колеса 620 мм): 1 - а_ВНА = 0°; 2 - а_внд = -35°; 3 - а_внд = +35°

но применять сменные проточные части ВНА с фиксированными углами установки лопаток ВНА. Разработанные ВНИИГАЗ сменные ВНА для нагнетателей типов «370» и «260» имеют жесткую конструкцию, ло­патки ВНА изготовлены из листовой стали и закреплены с обоих кон­цов. С помощью фланцевого соединения ВНА крепится на всасываю­щей камере нагнетателя. Экспериментальные исследования нагнетате­лей со сменными ВНА, проведенные в условиях КС, показали, что для нагнетателей типов «370» и «260» практически можно использовать один аппарат с углом установки лопаток ос= 37°, обеспечивающий по­вышение напора нагнетателя и, соответственно, загрузки привода по мощности в зоне оптимальных объемных расходов на 10- 15%. Поло­жительный эффект от установки регулируемого ВНА в нагнетателе можно получить и при газотурбинном приводе в том случае, если необ­ходимо расширить диапазон плавного регулирования, выравнить на­грузку при последовательной работе нагнетателей, обеспечить равно­мерность расхода газа по параллельным группам.