海洋石油工艺设计手册9-天然气压缩系统的工艺设计

海洋石油工艺设计手册9-天然气压缩系统的工艺设计内容摘要：

mmTT 112   （ 2360） 2T 也可由图 2385 查得，只要将图 2385 中的绝热指数 k 用多变指数 m 代替即可。 2) 压缩机的功率 （ 1） 往复式压缩机。 往复式压缩机的理论功率可按下式计算 ]1[ 111  kkak kVpN  （ 2361）   211 2 11 aap pa  （ 2362） 式中 a 为 包括进、排气阀压力损失在内的往复式压缩机实际压缩比， 1a 和 2a 由图 2386查得。 图 2386 是根据空气以及密度接近空气的气体，对活塞平均线速度为 出的，当气体的密度不同或活塞速度不同时，应考虑修正。 当活塞平均速度改变时，图中的 a值按下式修正： 2  mCaa （ 2363） 式中： mC —— 压缩机的活塞速度， m/s。 图 2386 不同压力下的相对压力损失系数 8 当气体的密度和空气相差较远时， a 值按下式修正：  aa （ 2364） 式中：  —— 实际气体的密度， 为空气的密度值。 往复式压缩机的实际功率消耗 sN 可按下式计算 cgsNN  （ 2365） 式中： g —— 机械效率，大中型压缩机 g 为 ~，小型压缩机 g 为 ~； c —— 传 动效率，皮带传动 c 为 ~，齿轮传动 c 为 ~，直联 c 为。 选择原动机的功率 dN 时，应考虑留 10%~25%的裕量，即 ssd NNN ~。 （ 2） 离心压缩机。 ① 多变能量头。 对压缩机来说，能量头的概念相当于泵的扬程的概念。 离心压缩机的多变能量头按下式计算： 111121 mmp ppZR Tmmh （ 2366） 式中： ph —— 多变能量头， kg•m/kg； Z —— 压缩系数； R —— 气体常数， •m/（ kg•K）； 1p 、 2p —— 进、出口压力， kPa。 ② 马赫数。 马赫数是气流速度和气体音速的比值，按下式计算： 12gkRTuM h  （ 2367） 式中： hM —— 马赫数； 2u —— 叶轮圆周速度， m/s； k —— 气体绝热指数； g —— 重力加速度， ； R —— 气体常数， kg•m/（ kg•k）； 1T —— 气体入口温度， K。 在给定介质的情况下，叶轮转速越高则马赫数越大。 马赫数的变化会对离心压缩机的性能产生很大影响，是压缩机设计中的一个重要参数。 ③ 离心压缩机的功率。 离心压缩机的功率用以下方法计算。 理论功率： 9 pmmppmmVpN  1101 11211 （ 2368） 式中： p —— 多变效率。 离心压缩机的实际消耗功率（ sN ）为： cgsNN   （ 2369）g 为机械效率，一般遵从下列原则： N2020kW g =97%~98% N=1000~2020kW g =96%~97% N1000kW g =94%~96% c 为传动效率，直拉接传动 c =；用齿轮增速箱传动时， c =~。 3) 压缩机的中间冷却。 当工艺上要求的压缩比很大时，需要进行中间冷却。 第一段压缩后的气体经过冷却后，再 进入第二段压缩，这样可以降低气体出口温度，减少功率消耗。 对于往复式压缩机，采用中间冷却可以避免气缸温度过高，超过润滑油的闪点。 对于离心压缩机，随着各级进口温度的升高会使各级压缩比下降。 因此，一般在压缩比较大时，都采用中间冷却。 采用多段压缩后，当压缩机的各段入口温度相同以及各段压缩比相同时，压缩机的理论消耗功率如下。 （ 1） 绝热压缩。 ]1[ 111  kBkk kVpBFN  （ 2370） 式中： F —— 中间冷却器压力损失校正系数，对于二段压缩， F =；三段压缩， F =； B —— 压缩段数；  —— 总压缩比。 （ 2） 多变压缩 pkBkkkVpBFN   ]1[111  （ 2371） 式中符号同前， p 为多变率。 3．真空气体压缩计算 1) 温升 真实气体的绝热指数 vp CCk /。 真实气体的压缩遵从以下关系：。