Использование сжатого газа и газонаполнительных компрессорных станций при заправке автомобилей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Объекты АГНКС и их характеристика

1.2 Преимущества СУГ. Требования ГОСТа

1.3 Перспективы развития системы газоснабжения для автотранспорта

2. Расчетная часть

2.1. Расчет режима работы АГНКС

2.2. Гидравлический расчет входного газопровода

2.3 Техническая характеристика основного технологического оборудования АГНКС

2.4 Расчет потерь газа при эксплуатации АГНКС

3. Технологическая часть

3.1 Описание технологической схемы АГНКС

3.2 Конструкция основного технологического оборудования соответственно расчётам

3.3 Эксплуатация АГНКС. Нормы технологического режима работы оборудования

4. Организационная часть

4.1 Требования безопасности при эксплуатации оборудования АГНКС

4.2 Энергосбережение АГНКС

Выводы

Литература



Введение

Резкий рост автомобилей в современном мире потребовал значительного увеличения объемов выработки бензинов. Это подтолкнуло ученых всего мира к поиску замены бензина. В этом поиске специалисты разных стран обращают свое внимание прежде всего на то, чего на их родине имеется с избытком. Так, в Бразилии каждый пятый автомобиль ездит на чистом спирте, вырабатываемом из сахарного тростника. На Филиппинах в качестве заменителя бензина опробован кокозин, получаемый из мякоти кокосовых орехов. Во Вьетнаме горючее научились производить из скорлупы кокосовых орехов. В ФРГ убеждены, что наилучшей заменой бензину является метанол (метиловый спирт) и прогнозируют, что к 2015 году каждый четвертый автомобиль в мире будет работать на нем.

В результате поиска альтернативы бензину отечественные специалисты остановили свой выбор на газе. Свою точку зрения они объясняют следующим:

ѕ ресурсы газа значительно превосходят ресурсы нефти и поэтому можно спокойно разрабатывать другие топлива для двигателей внутреннего сгорания или даже разрабатывать другие типы двигателей работающих на не углеводородном топливе;

ѕ в выхлопных газах газового двигателя нет сернистого газа, так как в природном газе серы как правило нет. Концентрация окиси углерода в несколько раз меньше, благодаря большой полноте сгорания газа;

ѕ среднее октановое число природного газа равно 105, что выше, чем у лучших марок бензина;

ѕ двигатели на газовом топливе работают в 1,5…2 раза дольше, чем на бензине, так как при сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих абразивный износ цилиндров двигателя, кроме того, газ не смывает масляную пленку с поверхности цилиндров, как бензин, и не вызывает коррозию металла.

На долю автотранспорта приходится более 70% от общего объема вредных веществ, попадающих в атмосферу городов и промышленных центров. Содержание вредных примесей в выхлопных газах автомобилей, работающих на природном газе в 4…5 разов меньше; резко сокращаются выбросы сажи дизельными двигателями и полностью исключается попадание в окружающую среду свинца от автомобилей, ранее работающих на этилированном бензине.

Для заправки автомобилей газ применяется в двух видах: газообразном и жидком. В первом случае используется природный газ, который сжимается до 20…25 МПа, а во втором пропанобутановая смесь, которую охлаждают до минус 162?С и хранят под давлением 1,6 МПа. Затраты на сжижение газа в 2…3 раза больше, чем на сжатие. Поэтому экономически более целесообразно использование сжатого газа. Природный газ является перспективным топливом и для авиации. Во всех промышленно развитых государствах она является одним из крупнейших потребителей нефтепродуктов. Совокупное потребление авиационного топлива всеми авиакомпаниями мира составляет более 193 млн.т. В настоящее время, практически единственным топливом для воздушного транспорта, является авиационный керосин. Однако уже достаточно давно ведутся работы по подбору альтернативного топлива. Одним из альтернативных топлив для авиации является природный газ. Его применение в качестве авиатоплива имеет ряд преимуществ:

ѕ выброс вредных веществ, при сжигании сжиженного природного газа значительно ниже, чем при использовании авиакеросина: окислов азота образуется в 1,5…2 раза меньше, сажи - в 5 раз;

ѕ при одинаковой полезной нагрузке уменьшаются расход и масса топлива, так установка на самолетах ИЛ-76 двигателей, работающих на сжиженном природном газе, позволит при той же дальности полета снизить взлетную массу самолета на 25,4 т, а расход топлива на 18,6 т.

Для заправки автомобилей природным газом служат газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС). Газ, поступающий из газопровода очищается от механических примесей, сжимается при помощи компрессоров, подвергается осушке, охлаждению и подается в буферную емкость из которой далее газ подается на раздачу.

Цель курсового проекта состоит:

ѕ в углублении знаний физико-химических свойств сжатого природного газа, а также требований, которые предъявляются;

ѕ в изучении назначения, технологических операций, а также эксплуатации оборудования АГНКС;

ѕ в приобретении навыков в проведении расчетов, по оценке состояния и рационального использования основного оборудования АГНКС.



1. Общая часть

1.1 Объекты АГНКС и их характеристика

Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция (АГНКС) предназначена для заправки газобаллонных автомобилей и передвижных автозаправщиков (ПАГЗ).

Номинальная пропускная способность АГНКС - 500 заправок в сутки.

Объем заправки газом автомобиля - 90 м3.

Время заправки одного автомобиля, включая вспомогательные операции - 10ч 12 мин.

АГНКС рассчитана на непрерывную работу без полных остановок на планово-предупредительные ремонты.

Номинальными условиями на всасе компрессорных установок являются :

- давление газа - 0,3ч 0,5 МПа;

- температура газа - минус 15 ч 15 ? .

Расчетная производительность АГНКС по газу в первую смену - 3456 м3/ч.

Для обеспечения проектной производительности АГНКС на последней установлены две компрессорные установки типа 4НR3КN -200/210-5-249 WLK. Компрессорная установка производится в действии с электродвигателем мощностью 320 кВт.

На линии нагнетания компрессорных установок природный газ находится при:

- давлении - до 24,5 МПа;

- температуре - до + 40?.

АГНКС включает производственно-технологический корпус и наружную установку отдельного технологического оборудования, автозаправочную с навесом из восьми постов с колонками и внешние инженерные коммуникации( газопровод подключения к газовым сетям, водопровод от городских сетей для хозяйственно-бытовых и противопожарных нужд, сеть канализации, теплопроводы, линии электропередачи от местных электросетей напряжением 6-10 кВ и телефонный кабель от сети местной телефонной станции).

Технологическое оборудование в основном размещают в производственно-технологическом корпусе, который включает компрессорное отделение, воздушную компрессорную,отделение охлаждения воды и насосного оборудования, комплектную трансформаторную подстанцию КТП, вентиляционную камеру, щитовую, механическую мастерскую, отделение запорно-регулирующей арматуры, бытовые помещения и операторную.

Наружная установка технологического оборудования включает аккумуляторы газа, аппараты воздушного охлаждения, сепараторы и др.

В компрессорном отделении станции размещены компрессорные установки с холодильниками, установка осушки газа, блок редуцирования давления газа с 25 до 20 МПа, поступающего из сосудов-аккумуляторов в направлении к газозаправочным колонкам.

В насосном отделении станции установлено оборудование для обеспечения циркуляции воды в системе охлаждения газа и компрессорных отделении.

В воздушной компрессорной размещены компрессоры для подачи воздуха в систему управления продувочными клапанами газовых компрессорных установок.

Как привод используется двухскоростной электродвигатель, который продувается воздухом. А2КП85(24-8) 16 в фланцевом исполнении НЧТ5-П с частотой оборотов 740/370 за минуту. Напряжение питания двигателя 380 В. Электродвигатель лимитирует частоту пусков компрессорной установки, она не должна превышать 5 включений в час, равномерно разделенных в часе. Допустимое число переключений частоты оборотов с 740 на 370 об/мин не больше 20 в час, при этом не раньше как через 3 минуты. Конструкция обеспечивает трехпозиционное регулирование подачи 100-50-0 %. Подача установки 470…940 м3/час при поглощении мощности 62…125 кВт.

1.2 Преимущества СПГ. Требования ГОСТ

Рынок газомоторного топлива в Украине активно развивается с 2003 года. За эти годы количество АГЗС выросло более чем в 10 раз. Сейчас в стране более 500 АГЗС и более 200 тыс. газобаллонных автомобилей. Интерес к использованию СПГ в качестве альтернативного топлива обусловлен следующими его преимуществами:

Уменьшение вредных выбросов в выхлопных газах. Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания на автомобилях, использующих газомоторное топливо, в несколько раз менее вредны, чем выхлопы двигателей, работающих на нефтяном топливе. СПГ в настоящий момент являются наиболее экологически чистыми видами моторного топлива - выбросы в десятки раз меньше, чем при сгорании нефтепродуктов. Использование газомоторного топлива сокращает выбросы парниковых газов транспортными средствами более чем на 25 процентов.

Сокращение затрат на моторное топливо. В сравнении с бензином и дизельным топливом стоимость СПГ ниже на 20-40 %.

Безопасность. Газ легче воздуха, и в случае утечки он тут же улетучивается, что значительно снижает риск возгорания. Кроме того, температура самовоспламенения и нижний предел взрываемости у природного газа значительно выше, чем, например, у автомобильного бензина, который в случае утечки растекается под автомобилем, образуя в приземном слое взрывоопасную смесь с воздухом. Такая смесь легко может воспламениться даже от статического электричества и, в результате, автомобиль может быть полностью уничтожен огнём.

Доступное переоборудование двигателя. Активно развиваются и модернизируются сервисные центры по установке газобаллонного оборудования. Стоимость переоборудования колеблется в диапазоне 3-7 тыс. грн. и вложенные деньги окупаются за счет экономии на ГСМ. Кроме того, автомобиль становится двухтопливным, т.е. сохраняет возможность работы, как на газе, так и на бензине.

Развитие инфраструктуры. По всей Украине активно расширяются сети газозаправочных станций и многотопливных автозаправочных станций.

Положительный опыт использования газомоторного топлива. Наработан многолетний положительный опыт применения газомоторного топлива во многих транспортных отраслях. За рубежом использование газотурбовозов, работающих на сжиженном природном газе, существенно снижает потребление энергии на железных дорогах. Передвижные автогазозаправщики позволяют решить проблему заправки большого количества сельскохозяйственной техники в удаленной от магистралей местности. Газомоторное топливо широко применяется на общественном транспорте, как в населенных пунктах, так и в междугороднем сообщении. Также газомоторное топливо интересно коммерческим и государственным предприятиям, в ведении которых находятся собственные автопарки.

Требование ГОСТа к сжатому природному газу.

Требования, предъявляемые к сжатому природному газу для газобаллонных автомобилей (СПГ) регламентирует ГОСТ 27577-87.

Температура газа, заправляемого в баллоны автомобиля должна быть не более 40°С. При температуре окружающей среды выше 35°С, температура заправляемого газа должна быть не более 35 °С. Температуру СПГ определяют по требованию потребителя.

Таблица 1 - Физико-химические и эксплуатационные показатели СПГ.

Наименование показателей	Норма	Метод испытания
Низшая теплота сгорания, МДж/м3	33.6-36.0	22667-82
Относительная плотность к воздуху, не менее	0.56-0.62	22667-82
Расчетное октановое число, не менее	105	Нет
Концентрация сероводорода, г/м3, не более	0.02	22387.2-83
Концентрация меркаптановой серы, г/м3, не более	0.036	22387.2-83
Масса механических примесей, мг/м3, не более	1.0	22387.2-83
Суммарная объемная доля негорючих элементов,%	7.0	23781-87
Содержание воды, мг/м3, не более	9.0	2006083

Примечание: в столбце « Метод испытания» указан номер ГОСТа, который регламентирует метод испытания для каждого из параметров.

Отечественные и зарубежные прогнозы в вопросе оздоровления атмосферы одно из решающих мест отводят использованию газового моторного топлива (ГМТ). Исследования отечественной и зарубежной науки подтверждают наличие значительных ресурсов газового топлива, в особенности метана, в проблеме снижения токсичных выбросов двигателей внутреннего сгорания.

Исследования позволили установить, что наименьшее количество токсичных компонентов образуется в процессе сгорания топлива при внешнем смесеобразовании в том случае, если в цилиндр поступает не жидкое топливо (капли или пленка). Очевидно, что газовые виды идеально отвечают этому процессу.

Пределы воспламенений газо-воздушных смесей по сравнению с бензиновыми при оптимальной регулировке двигателя смещены в сторону обеднения, что обеспечивает не только значительное снижение выбросов СО (до 10 раз при работе на метане), но и экономию топлива.

Неполное сгорание горючей смеси имеет место при любых видах топлива, в связи с чем в выхлопных газах всегда содержатся несгоревшие углеводороды (СН). Из-за физико-химических особенностей газовых топлив их суммарное содержание обычно в 1,5ч2 раза меньше, чем при сжигании бензина. Однако состав углеводородов различается очень резко. При сжигании природного газа в основном выделяется метан, наиболее безвредный компонент; при сжигании бензина этан, этилен и другие предельные и непредельные углеводороды.

К выбросу СН прямое отношение имеет не только сжигание топлива в двигателе, но и его потери, а также утечки при заправке. Пролитый при заправке 1 л бензина (20-40 заправленных автомобилей) загрязняет более 500 тыс. м3 воздуха, причем загрязняет компонентами, «вредность» которых значительно выше, чем у компонентов газовых топлив. Более того, пары бензина концентрируются в надземном слое воздуха (и рассеиваются медленно), а метан быстро поднимается вверх.

И, наконец, об оксиде свинца. Он образуется при окислении тетраэтилсвинца, вводимого в бензины как антидетонационная присадка, и, естественно, при использовании газовых топлив полностью отсутствует в выхлопных газах.

Последний показатель является основным, определяющим мощностные и тягово-динамические характеристики двигателя автомобиля. Газовое топливо, превосходя бензин по октановому числу и удельной теплоте сгорания, смеси. Это приводит к некоторому снижению эксплуатационных характеристик бензиновых двигателей автомобилей переоборудуемых на использование газового топлива при условии сохранения степени сжатия.

Для практики большой интерес представляет сравнение расхода бензина и газового топлива. Так, один килограмм СНГ соответствует теоретически 1.4 л бензина, а практически 1.6 л, в то же время 1 м3 СПГ соответствует теоретически 1 л бензина, а практически 1.25 л.

Если требуется заменить альтернативным 1 млн. т. условного топлива, то необходимо добыть 600 тыс. т. природного газа или произвести 1.5 млн. т. метанола, то есть использование природного газа в 2.5 раза эффективнее, чем метанола.

Особенность сжиженного природного газа по сравнению с компримированным - его более стабильный состав, что объясняется от-делением тяжёлых фракций и частично азота в процессе сжижения. Это облегчает регулировку топливной аппаратуры двигателей и создает предпосылки для выпуска одной марки этого нового вида моторного топлива.

По сравнению с бензином, природный газ значительно легче создает гомогенную смесь, поэтому процесс сгорания топлива в двигателе происходит более мягко, чем в бензиновых. При работе на газе у двигателей меньшая шумность. Практически без детонационная работа двигателя на газе существенно увеличивает его надёжность и межремонтные пробеги. Газовоздушная смесь не смывает смазку рабочих поверхностей поршней и цилиндров двигателей. Моторное масло не разжижается. Твердых частиц сажи и нагара в двигателе и в масле при работе на газе отлагается значительно меньше, чем при работе на бензине. Эти факторы обеспечивают повышение ресурса двигателя на 30ч40% , увеличение межремонтного пробега двигателя в 1.5 раза, увеличение срока, службы моторного масла, позволяющее снизить его расход на 40ч45% , повышение ресурса свечей зажигания в 2 раза.

Поэтому газовые моторные топлива достаточно эффективны в эксплуатации. Важнейшая их особенность - существенно меньшее загрязнение окружающей среды продуктами сгорания и снижение шумности работы, с одновременным увеличением мощности двигателя.

1.3 Перспективы развития системы газоснабжения для автотранспорта

В экологическом отношении применение природного газа в качестве моторного топлива при эксплуатации автомобилей позволяет снизить степень загрязнения атмосферной среды. Австралийские ученые провели исследования всей технологической цепочки: добыча, переработка, транспортировка, реализация (заправка автомобилей). Было установлено, что самым экологически чистым моторным топливом является сжиженный природный газ, на втором месте -- сжатый природный газ, на третьем -- сжиженный нефтяной газ. По парниковому эффекту в расчете на 1 км пробега природный газ чище по сравнению с дизельным топливом на 15 %.

В условиях города автомобильный транспорт является основным загрязнителем воздушного бассейна. При выбросе 1 кг вредных веществ в виде отработанных газов с учетом относительной агрессивности компонентов городу Москве, например, наносится ущерб в 1,98 руб. Ежегодно в атмосферу города автомобилями выбрасывается более 1 млн 600 тыс. тонн вредных веществ, суммарный экономический ущерб составляет более 7 млрд руб. в год.

Необходимость расширения масштабов применения природного газа при эксплуатации не только автомобильной техники, но и тракторов и других машин, объясняется не только экономическими и экологическими причинами. Она связана с тем, что в ближайшей перспективе запасы нефти как в нашей стране, так и на всей планете иссякнут.

Темпы прироста запасов нефти достигли своего максимума в середине 60-х гг. XX в. и с тех пор постоянно падают. В конце 80-х г.г. объемы потребления превысили объемы прироста. Сегодня 70 % нефти добывается из месторождений, открытых 25 и более лет назад. В этих условиях природный газ выступает как основной альтернативный источник получения энергии.

Большое внимание газификации автотранспорта уделяется за рубежом. Европейская экономическая комиссия ООН 12 декабря 2001 г. приняла резолюцию,

предусматривающую перевод к 2020 г. на природный газ 10 % парка автотранспортных средств стран Европы (а это 23,5 млн ед.), для заправки которых ежегодно потребуется около 47 млрд м3 газа.

25 апреля 2002 г. сенат США в дополнение к трем действующим законам принял закон о введении новых налоговых льгот для владельцев автомобилей, работающих на альтернативных видах топлива -- природном газе, водороде, метаноле и сжиженном нефтяном газе.

Государственная программа Японии «Транспорт на чистых энергоносителях» предусматривает довести количество экологически более чистых транспортных средств к 2010 г. до 3,4 млн ед., в том числе число автомобилей на природном газе достигнет 1 млн ед. Реализацию программы обеспечивают соответствующие законодательные и нормативные акты, и в частности программа отказа от использования в городах транспортных средств с дизельными двигателями.

Аналогичные меры принимаются и в других странах: и в тех, которые не обладают запасами нефти (например, Австралия и Новая Зеландия), и в странах, имеющих ее в своих недрах. Цель принятия этих мер -- решение двуединой задачи: снижение экологической напряженности и достижение долгосрочной энергообеспеченности.

В 80-е и 90-е г.г. Россия являлась одним из мировых лидеров использования газового моторного топлива на автотранспорте. В соответствии с программой, которая имелась в бывшем СССР, союзный парк газобаллонных автомобилей должен был составить один миллион единиц. К началу 90-х г. в России была создана сеть автогазокомпрессорных станций, парк газобаллонных автомобилей превысил 200 тыс. ед. Немногим меньше было число автотранспортных средств, работающих на пропан-бутане. Велись научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по совершенствованию оборудования, позволяющего эффективно применять не только сжатый, но и сжиженный метан на автомобильном, железнодорожном, речном и авиационном транспорте.

Основными направлениями экономического развития Украины предусмотрено ускоренное развитие транспорта на новой технической основе: переход на экологически чистый и более экономичный вид топлива - сжатый природный газ.

Созданная на территории Украины сеть автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) позволяет использовать автотранспорт, который заправляется сжатым природным газом, не только на городских перевозках, но и на междугородных.

В Украине для работы транспорта и сельскохозяйственной техники газ используется еще недостаточно широко. А главное - отсутствует государственная программа, позволяющая наладить производство необходимого оборудования и разработку соответствующих технологий. Между тем деятельность в этой сфере могла бы стать весьма привлекательной как для крупного, так и для среднего и малого бизнеса, эффективным объектом для инвестиций.

Под эгидой Института газа Национальной академии наук Украины разработана Концепция использования природного газа в качестве моторного топлива на транспорте и в сельском хозяйстве, на базе которой предлагается создать соответствующую государственную программу. В концепции достаточно подробно рассматривается финансовая сторона переориентации транспортных средств на газовое топливо и эффективность этих преобразований для национальной экономики.

Возможное количество работающих на газе транспортных средств в Украине, согласно указанным разработкам, оценивается в 300 тыс. единиц. Это позволит заместить газом 2,5 млн. т жидких моторных топлив (бензинов и дизтоплива), на что потребуется ежегодно расходовать около 2,8 млрд. м3 природного газа. Для обеспечения такого количества транспортных средств заправочными мощностями необходимо построить более 2,2 тыс. автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС), изготовить свыше 1,2 млн. газовых баллонов высокого давления и обеспечить поставки или производство топливной аппаратуры разных типов. Общая стоимость программы на сегодняшний день оценивается примерно в 6 млрд. грн.

В ближайшее время, согласно проведенным оценкам, в Украине можно производить переоборудование по 20-25 тыс. транспортных средств ежегодно. Соответственно, рынок способен потреблять 80-100 тыс. цельнометаллических и 20 тыс. металлокомпозитных баллонов, а также 20-25 тыс. комплектов топливной аппаратуры в год (на мировом рынке преобладают цельнометаллические баллоны - около 80%, остальную долю занимают металлокомпозитные).

Однако реализация программы, как отмечают ее инициаторы, сдерживается несколькими факторами. Во-первых, отсутствует производство широкой номенклатуры газовых баллонов для потребностей различных типов транспортных средств и сельскохозяйственной техники - легковых машин разных марок, автобусов, микроавтобусов, грузового транспорта, автотракторной техники. Во-вторых, в Украине не налажено производство топливной аппаратуры.

Оценка экономической эффективности программы рассчитывалась исходя из переоборудования на газ 300 тыс. автомобилей, вследствие чего будет достигнуто ежегодное замещение 2,5 млн. т бензина природным газом в объеме 2,8 млрд. м3.



2. Расчетно-конструкторская часть

2.1 Расчет режима работы АГНКС

Расчет АГНКС производим по следующим исходным данным:

= 500;

= 22 МПа;

= 8;

= 90 м³;

= 7

Расчет объема потребления газа АГНКС.

Находим количество газа, потребляемого АГНКС при стандартных условиях, по формуле:

(1)

где - объем одной заправки автомобиля, м³ при стандартных условиях .

Объем заправки определяется по формуле

(2)

Это определили объем газа сжатого до давления = 22 МПа при рабочих условиях.

Находим объем газа при стандартных условиях. Принимаем температуру газа в баллонах . Чтобы определить объем газа необходимо найти коэффициент сжимаемости газа .

По номограмме справочника работника газовой промышленности [7], в зависимости от и находим что .

Рассчитываем объем газа идущего на одну заправку автомобиля при стандартных условиях по формуле:

(3)

где: - объем одной заправки при рабочих условиях, м³;

- коэффициент сжимаемости газа при стандартных условиях ;

- тоже при рабочих условиях;

- давление газа в баллонах, кг/ см^2;

- давление газа при стандартных условиях, 0,1 МПа;

- стандартная температура, ;

- рабочая температура, .

Определяем суточный объем потребления газа АГНКС, по формуле:

(4)

где: - число заправок АГНКС, шт/сут, .

2.2 Гидравлический расчет входного газопровода АГНКС

Цель расчета: определить диметр входного газопровода, входное давление и скорость движения газа в нём.

1. Секундный расход газа на входе АГНКС, определяется:

(5)

.

2.Диаметр газопровода d ,м определяется:

(6)

где - скорость движения газа в трубопроводе, м/с. Принимается 100 м/с.

Принимается диаметр газопровода по ГОСТу 8732-74, с толщиной стенки .

3. Внутренний диаметр мм определяется :

(7)

где наружный диаметр газопровода, мм. Принимается по ГОСТу.

.

4. Скорость движения газа в газопроводе м/с уточняется:

(8)

где скорость истечения газа;

внутренний диаметр газопровода.

5. Режим истечения газа по критерию Рейнольдса , определяется:



(9)

где кинематическая вязкость;

режим истечения газа турбулентный устойчивый.

6. Коэффициент гидравлического сопротивления определяется:

(10)

Коэффициент гидравлического сопротивления с учетом местных потерь , определяется:

(11)

где коэффициент гидравлической эффективности. Принимается 0,95.

8. Коэффициент сжимаемости газа , определяется:

(12)

где Р - абсолютное давление, МПа;

Т - абсолютная температура , К.

.

9.Абсолютное давление газа в начале МГ , Мпа:

(13)

где длина газопровода-отвода, м. Принимается 500;

давление на входе газопровода, МПа;

стандартная плотность газа кг/. Принима

давление при стандартных условиях, МПа;

температура газа, К;

коэффициент сжимаемости газа;

действительная скорость истечения газа, м/с.

Вывод: Давление Р₁ = 0,6570003 МПа.

2.3 Техническая характеристика оборудования АГНКС

Характеристика компрессорной установки, используемой на АГНКС.

Модель ( тип) - 524.003.

Принцип действия - первая и вторая ступени двойного действия , дисковый поршень , третий и четвертый простого действия , ступенчатый поршень.

Расположение цилиндров - первый и второй - вертикально, третий и четвертый - горизонтально.

Количество кривошипов - 3.

Ход поршня , мм = 200.

Внутренний диаметр цилиндров, мм:

* первая ступень - 210;

* вторая ступень - 140;

* третья ступень - 130;

* четвертая степень - 65;

Число оборотов = 490 мин -1.

Объемный расход = 1070 ... 1740 м3 / ч . 7 %.

Объемный расход в напорном патрубке в условиях всасывания при температуре 15оС= 290 м3/час 7 %.

Давление во всасывающем патрубке = 0,3 ... 0,5 МПа, допускается снижение до 0,15.

Температура всасывания - -15 ... +15 оС.

Давление в напорном патрубке = 24,4 МПа.

Предельно допустимое давление = 27 МПа.

Мощность привода = 295 кВт.

Управление - шлицевые пластинчатые клапаны свободного хода.

Регулировка - обвод ( байпас ) от четвертого до первой степени.

Количество поршневых колец на каждый цилиндр:

* первая ступень - 4;

* вторая ступень - 6;

* третья степень - 12;

* четвертая степень - 18.

Рабочие параметры поршневого компрессора.

Максимальная температура степени не должна превышать 160оС .

Предельно допустимым рабочим давлением является выпускное давление предохранительных клапанов , который на манометре красной меткой (ТГЛ 30.454 ) . Разница между давлением в напорном патрубке и предельно допустимым давлением обеспечивает безопасность агрегата и при нормальном режиме не превышает:

- Первая ступень на стороне всасывания = 0,55 МПа;

- Первая ступень на стороне нагнетания = 2,0 МПа;

- Вторая ступень на стороне нагнетания = 5,5 МПа;

- Третья ступень на стороне нагнетания = 15,7 МПа;

- Четвертая степень на стороне нагнетания = 27,0 МПа.

Сборник конденсата Рраб = 0,8 МПа. Карман термометра ( четвертая степень ) Рраб = 28,4 МПа.

Все сосуды, работающие под давлением , изготавливаются в соответствии с нормами по расчету и конструированием паровых котлов и сосудов , работающих под давлением , согласно ТГЛ 30.330 , и кроме того в соответствии с условиями контракта поставок для Украины.

Технические характеристики колонок заправочных KPG2.

Модель - KPG 2-03.

Тип заправки - 3-линейная.

Кол-во постов = 2.

Максимальное рабочее давление = 24,5 (250) МПа (кгс/см2).

Избыточное давление на входе в колонку = 17,6-24,5 (180-250) МПа (кгс/см2).

Пределы относительной погрешности при измерении объема газа = ± 0,5 %.

Напряжение питания колонки от 187 до 242 В.

Мощность потребляемая колонкой не более 60 Вт.

Метод измерения количества заправляемого газа (расходомер) - массовый расходомер (фирмы «KROHNE», Германия).

Время заправки дозы газа 55 м3 при давлении на входе в колонку 20,1 Мпа не более 5 мин.

Диапазон рабочих температур = -30…+50 С.

Масса колонки не более 260.

2.4 Расчет потерь газа при эксплуатации АГНКС

Для обозначения действительных потерь газа на АГНКС используют формула:

Q_вт = 65,1 · ( + ) · . (14)

где Р¹ и Р¹¹ - давление газа на входе и на выходе АГНКС, МПа;

F¹ и F¹¹ - геометрическая поверхность комуникаций АГНКС на входе и на выходе; бензин газ автомобиль компрессорный

Z¹ и Z¹¹ - коэффициент сжимаемости газа при условиях входа и выхода;

Т¹ и Т¹¹ - температура газа относительно на входе и выходе АГНКС, К;

- продолжительность периоду, сутки.

Q_вт = 65,1 · ( + ) · 365 = 143241 м³.

Потери газа на АГНКС за год составили 143241 м ³.



3. Технологическая часть

3.1 Описание технологической схемы АГНКС

Природный газ из внешних газопроводов под давлением 0,3ч0,5 МПа поступает на АГНКС через входной вентиль, затем через замерный узел расхода газа Е, первичный сепаратор С-1 и сетчатый фильтр Ф-1, где происходит его очистка от механических примесей и капельной влаги, подается на всас компрессорных установок К-1.1 и К-1.2 типа 4HR3KN -200/210 - 5- 249WLK. На всасывающем газопроводе каждой компрессорной установки установлен фильтр.

Охлаждение компрессорных установок осуществляется антифризом, циркулирующим в замкнутом контуре. Нагретый в компрессорных установках антифриз поступает на охлаждение в воздушные охладители антифриза. Охлажденный антифриз поступает в емкость антифриза, откуда насосом Н-1 подается на охлаждение компрессорных установок.

Продувки влагомаслоотделителей компрессорных установок производятся автоматически с помощью электроприводных регулирующих вентилей в конденсатосборник, откуда конденсат автоматически сбрасывается в атмосферную емкость Е-3, а газ направляется на всас компрессорных установок.

Газ, сжатый компрессорными установками до давления 24,4 МПа, при температуре 40 ? поступает на установку осушки газа, основными элементами которой являются адсорбенты А-1 и А-2, работающие поочередно. В качестве адсорбента используется цеолит. При повышении точки росы осушенного газа до - 30 ? производится переключение адсорбентов. Выведенный из рабочего цикла адсорбер подвергается регенерации путем обработки его адсорбента осушенным горячим газом, нагретым в электроподогревателе газа, с последующим охлаждением адсорбента тем же потоком газа после отключения электроподогревателя.

Осушенный и очищенный от пыли адсорбента в фильтрах А3 газ давлением 24,4 МПа и температурой 40ч45 ? направляется на всас компрессорных установок.

Продувка влагомаслоотделителей установки осушки газа производится путем открытия электроприводных редуцирующих вентилей.

Газ из аккумуляторов через электроприводной вентиль напрвляется на газозаправочную колонку и затем по шлангу высокого давления направляется на заправку газобаллонной установки автомобиля.

Исходя из названных выше технологических операций по получению сжатого природного газа и заправки его в газобаллонные установки автомобиля, технологическая линия газа разделена на :

- линию всаса компрессорных установок;

- систему компримирования природного газа;

- систему осушки природного газа;

- аккумуляцию и хранение сжатого газа;

- систему заправки автомобилей сжатым природным газом.

3.2 Конструкция основного технологического оборудования соответственно расчётам

Устройство и работа топливораздаточной колонки KPG-2.

Колонка представляет собой шкаф, в котором смонтированы устройства и узлы, необходимые для учета газа, фильтр, трубопроводы, индикатор давления (манометр).



Рисунок 1. Внешний вид колонки

Шкаф колонки состоит:

- каркас 1 , закрытый с двух сторон несъемными панелями 8 , а спереди и сзади - панелями которые снимаются 2 и открываются 3 , обеспечивая удобный доступ к составляющим колонки;

Клавиатура 10 управления и кнопка «Стоп» 9 расположены на правой боковой панели корпуса относительно устройства индикации 4 .

В верхней части 5 корпуса 1 расположено место крепления 6 заправочного шланга 12. Между частями шланга установлено разрывное устройство 7 . На конце шланга установлена заправочная головка 11 .



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2. Принципиальная газовая схема колонки.

Сжатый природный газ от АГНКС подводится к штуцеру фильтра 1 , через шаровый 10 кран и электромагнитный клапан 9 поступает в кориолисный массомер 5 . После этого газ по трубопроводу поступает в заправочную головку 6 и дальше - в баллоны заправляемого автомобиля.

Шаровый 3 кран предназначен для аварийной остановки подачи газа в колонку. Между краном и заправочным шлангом установлен индикатор давления 4(манометр) для визуального контроля за давлением заправки и давлением газа в заправочном шланге. Эта же информация отображается на индикаторе электронного блока.

Разрывное устройство предназначено для предотвращения разрыва заправочного шланга в случае отъезда автомобиля от колонки с не отсоединенной заправочной головкой.

Работа колонки заключается в периодичной заправке газобаллонных автомобилей сжатым природным газом до давления 24,5 МПа с выведением информации об объеме (массе), его стоимости и цене заправляемого газа на блок индикации.

3.3 Эксплуатация АГНКС. Нормы технологического режима работы оборудования

Эксплуатация компрессорных установок должна отвечать требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации поршневых компрессоров, работающих на взрывоопасных и токсичных газах», «Руководство по эксплуатации компрессорной установки» и « Правил технической эксплуатации и безопасного обслуживания оборудования автомобильных газонаполнительных компрессорных станций».

Техническое обслуживание и ремонт компрессорных установок производится по графику планово - предупредительных ремонтов, утвержденному главным инженером.

При эксплуатации компрессорных установок выполняются следующие виды технического обслуживания:

- ежемесячное;

- через каждые 500 ч. -техническое обслуживание(ТО-I);

- через каждые 1500 ч. - техническое обслуживание (ТО-II);

- через каждые 3000 ч.- текущий ремонт (Т-1);

-через каждые 6000 ч. - текущий ремонт (T-II);

-через каждые12000 ч. - средний ремонт (с);

- через каждые 36000 ч. - капитальный ремонт (к).

Результаты технического обслуживания и ремонтов должны фиксироваться в ремонтном формуляре на компрессорную установку.

Подготовка компрессора: путем приведения в действие клавишного выключателя «компрессор-подготовка» обеспечивается готовность компрессора к работе. Клавишный выключатель находится в пункте управления, и на месте на стойке для приборов.

Если предусматривается управление компрессором «на месте» то следует в пункте управления привести в действие переключатель по ключу, который служит для переключения обслуживания с «пункта управления» на «на месте».

В положении «на месте» возможно, вытянуть ключ. Этап «подготовка компрессора» служит для подогрева смазочного масла до потребляемой минимальной температуры в 20 ?.

В компрессорных помещениях должна быть обеспечена исправная и бесперебойная работа вентиляционных установок. При неисправной и выключенной вентиляции работа компрессоров не разрешается.

Компрессорное оборудование и помещение компрессорной должны содержаться в чистом виде.

Не разрешается устанавливать в компрессорной емкости для хранения масел. Запрещается загромождать проходы между компрессорами, материалами, оборудованием или какими либо предметами.

Все трущиеся части компрессора должны регулярно смазываться. При смазке не должно допускаться растирание и разбрызгивание смазочных материалов.

Ремонт компрессора во время работы запрещается. Ремонтные работы в компрессорной могут производиться только при условии применения инструментов и способов работ, исключающих возможность искрообразования и применения огня.

В корпусе компрессоров должны быть заземлены независимо от заземления электродвигателей. Подшипники компрессоров должны иметь достаточное количество смазки. Не допускается перегрев подшипников выше установленной нормы.

Эксплуатировать компрессоры с неисправными или отключенными блокирующими и сигнализирующими устройствами запрещается.

При остановке компрессора на продолжительное время, спускные краники, пробки и предохранительные клапаны должны быть открыты.

Ремонт электропроводки и смена электрических ламп в компрессорной, разрешается только при обесточенной сети.

При загорании, электродвигателей и электропроводки тушить только углекислотными огнетушителями, песком или кошмой. Категорически запрещается тушить водой и пенными огнетушителями.

При появлении и помещении компрессорной или в непосредственной от нее близости большого количества газа, обслуживающему персоналу необходимо принимать меры безопасности согласно плану ликвидации аварии.



Выводы

Анализ курсового проекта.

Курсовой проект разрабатывался в соответствии с выданным заданием, с использованием рекомендованной литературы. Курсовой проект состоит из двух теоретических разделов, расчетно-конструкторского и организационного разделов.

В первом разделе, мною рассматривался объекты АГНКС и их характеристика, преимущество СПГ, Перспективы развития системы газоснабжения для автотранспорта.

Знания полученные на занятиях, и при изучении нормативных документов, позволяют сделать следующие выводы:

ѕ автомобильная газонаполнительная станция являются конечным связующим пунктом между производителем и потребителем газа;

ѕ АГНКС представляет много функциональный комплекс, на котором проводятся такие технологические операции как прием и очистка газа, его осушка, редуцирование и заправка автомобилей сжатым природным газом;

ѕ компоновка оборудования АГНКС зависит от основных параметров ее эксплуатации. К основным параметрам можно отнести производительность АГНКС по заправки автомобилей природным газом.

Во втором разделе, описание технологической схемы АГНКС, конструкция оборудования, и эксплуатация АГНКС.

В третьем разделе, провожу расчет параметров работы АГНКС. Проведенный расчет дал возможность определить количество заправочных колонок и выбрать оборудование, а также определить количества цеолита необходимого для осушки газа.

В четвертом разделе, требования техники безопасности при эксплуатации оборудования АГНКС, а также мероприятия по защите оборудования от коррозии.

Для графической части были выполнены: технологическая схема АГНКС и сборочный чертёж фильтра.

Таким образом, вопросы, предусмотренные заданием, рассмотрены. Цели курсового проекта достигнуты.



Литература

1. Дятлов Л. А. Эксплуатация и обслуживание оборудования КСМ. Н.

2. Розгонюк В. В. Довідник експлуатаційникові газонафтового комплексу. К. Росток 1999.

3. ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

4. Технологічний регламент АГНКС з Компресорами 4НК3КН.

5. Боксерман Ю. И. перевод а/та на газовое топливо. М. Н. 1988.

6. Журнали: газова і нафтова промисловість; трубопровідний транспорт нафти і газу; техническая диагностика и неразрушающий контроль; энергосбережение, энергетика, энергоаудит.

7. Волков М.М. Справочник работника газовой промышленности, Москва, Недра, 1989г.

Размещено на Allbest.ru