Режим работы газопровода при отключении КС или ГПА

Нередко случается, что часть КС по тем или иным причинам не работает. Это бывает, например, в периоды слабого потребления газа (летом) на газопроводе, не имеющем подземных хранилищ, при авариях, в начальный период эксплуатации газопровода, когда станции вводятся в действие по очереди.

Рассмотрим сначала простейший случай: на газопроводе с однотипными и расположениями на одинаковых расстояниях станциями одна (х) из них отключена. Пропускная способность газопровода уменьшилась. Её можно найти из той же системы уравнений (2), но при этом нужно учесть, что в точке х Р_КХ=Р_НХ и поэтому в уравнении , входящему в систему (2), следует принять и . Тогда получим:

, (8)

или, если первой станции нет и давление газа, поступающего в начальный пункт газопровода, обозначить Р_Н1, то

. (9)

Формула (8) или (9) позволяют сделать вывод, что чем меньше номер вышедшей из строя станции (х), тем сильнее снижается пропускная способность газопровода. Больше всего она снизится при отключении первой станции. Разделив (4) на (8) при х=1, найдем, во сколько раз уменьшится пропускная способность газопровода при отключении первой станции:

.

Если, , то .

Выход из строя последней КС не оказывает существенного влияния на пропускную способность газопровода. В этом не сложно убедится. Приравняв х=n в (8), при достаточно большом n , когда и

,

получаем, что . Это расход при условии, что давления Р_К1 и Р_Н на всех станциях одинаковый. Помимо формального вывода, вытекающего из (8) и (9), можно сделать следующее объяснение снижению пропускной способности газопровода в зависимости от номера отключенной станции. Будем считать, что станция х+1 делит газопровод на два участка: левый и правый. На левом участке газопровода снижение пропускной способности происходит из-за уменьшения числа действующих КС. При этом очевидно, что уменьшении числа станций, будет тем ощутимей, чем меньше их находится на рассматриваемом участке, т.е. чем меньше х.

Причина снижения пропускной способности газопровода на правом участке – уменьшение давления всасывания на станции х+1. Влияние уменьшение давления всасывания на снижение пропускной способности газопровода согласно (3) возрастает с увеличением числа станций. В рассматриваемом случае (на правом участке) число станций увеличивается при уменьшении левого участка, пропускная способность газопровода снижается тем сильнее, чем меньше х.

При отключении двух станций х₁ и х₂ по аналогии с (8)

.

Таким же путем получаются формулы, определяющие расход при выходе из строя любого числа станций. Если на какой-либо КС работают не все, а лишь часть компрессорных агрегатов, то обозначив для этой станции α=α_х и b=b_x, из системы уравнений (2) можно получить

,

где: .

Теперь рассмотрим, как после отключения части или всех агрегатов на станции х давления Р_К1 и Р_Н на предыдущих и станциях. Примем всасывающий коллектор станции х (точка х) за конечный пункт левого участка газопровода. Линия падения давления, идущая от станции х-1, вследствие уменьшения расход будет более пологой. Поэтому давление в точке х возрастает. Получается аналогия с рассмотренным выше увеличением давления при уменьшении отбора газа. Поэтому давления Р_Н и Р_К1 на станции х-1 увеличатся; на станции х-2 они возрастут в меньшей степени и т.д. Для правого участка, начинающего участка х+1. аналогия будет со случаем уменьшения подачи газа на головной станции: линия падения давления будет более пологой, давления на станциях понизится. Давления Р_Н и Р_К1 можно определить, переходя от станции к станции. Зная давление в конце газопровода, по формуле находим давление Р_Н на последней станции. Затем по формуле или при помощи приведенных характеристик нагнетателей находим давление Р_К1. Далее таким же путем можно вычислить давление на всех остальных станциях. Если при нормальной работе газопровода давление Р_Н близки к допустимому по условию прочности, то при отключении станции х необходимо провести регулирование снижающее давление Р_Н на станции х-1 до допустимого.

Возьмем участок, начинающийся на станции х-1. Вторая станция на этом участке отключена. Расход при условии, что давление на первой станции х-1 равно предельному давлению Р_Д, может быть определено (9) в которой сначала следует принять х=2, а затем n заменить на n-(х-2). Получим, что наибольшее допустимое значение расхода при отключении станции:

.

После определения расхода Q_хД решается вопрос о том, что каким образом на станции х-1 может быть достигнуто давление Р_Д , т.е. решается вопрос о регулировании. Наиболее экономичные способы регулирования – отключение агрегатов и изменение частоты вращения.

Число агрегатов, которые должны быть отключены от станциях от первой до х-1 включительно, и частоту вращения роторов можно определить по приведенным характеристикам. При этом возможен целый ряд режимов работы, обеспечивающих на станции х-1 давление, равное Р_Д. Наилучшим из них будет тот, при котором давление поддерживаются на возможно более высоком уровне. В этом случае линии падения давления будут пологими, степени сжатия на станциях, а следовательно, и затрачивающие мощности – наименьшими.

ЛЕКЦИЯ 9