Курсовой проект по дисциплине Компрессорное оборудование газовой промышленности
 Скачать 1.21 Mb.
|
 ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Нефтегазовое оборудование и транспортировка Задание на курсовой проект по дисциплине Компрессорное оборудование газовой промышленности  Студенту Родновой Валерии Сергеевной группы бНГД-192Разработать описательную и графическую часть, согласно требованиям ГОСТ и ЕСКД, в соответствии с заданием для курсового проекта. Графическую часть выполнить в соответствии с образцом и снабдить пояснительной запиской, которая должна быть выполнена на листах формата А4 (книжная ориентация) без рамки. Шрифт – Times New Roman, размер 14, интервал полуторный. Поля листа: левый – 3 см, верхний и нижний – 2 см, правый 1,5 см. Пояснительная записка должна содержать титульный лист в соответствии с образцом, введение 1 лист, описательную часть функционирования устройства в соответствии с заданием 10 листов. Специальная часть в соответствии с заданием не менее 4-х листов. Расчетно-аналитическая часть в соответствии с заданием. Список использованной литературы на отдельном листе. Все приложения (если они необходимы) на отдельных листах. Объём пояснительной записки 25 – 30 страниц печатного текста или 35 – 40 рукописного текста. Задание №3 Описать основное технологическое оборудование Компрессорного цеха. Представить технологическую схему компрессорного цеха с учетом типа центробежного нагнетателя природного газа. Обосновать количество установленных газоперекачивающих агрегатов. Специальная часть: описать устройство и принцип действия ГПА-Ц-16П, привести технические характеристики компрессорного оборудования. Расчетная часть: 3.1 Расчет технологической схемы ГПА-Ц-16П; 3.2 Расчет входной мощности компрессора и выбор двигателя по мощности Исходные данные: D=1420 мм; l=120 км; Qпл=31,02 млрд. м3/год; ρ=0,65; η=12,3∙10-6 Н∙с/м2; k=0,93; R=442 м2/(с2∙K); t=3 °С; PВ= 5,5 МПа; T1=278 K; kp=1,31. Графическая часть: на формате А2 начертить технологическую схему ГПА-Ц-16П, а также его конструкцию и внешний вид. Задание принял студент Роднова Валерия Сергеевна, подпись . СОДЕРЖАНИЕ Задание на курсовой проект 2 ВВЕДЕНИЕ 4 1 Технологическая часть 5 1.1 Описание компрессорного цеха (КЦ) ГПА-Ц-16П 5 1.2 Описание технологической схемы компрессорной станции 7 2 Устройство и принцип действия ГПА-Ц-16П 12 2.1 Основные блоки ГПА-Ц-16П 13 2.2 Принцип работы двигателя НК16–СТ 19 2.3 Нагнетатель НЦ–16 21 3 Газодинамический расчет ГПА-Ц-16П 27 3.1 Расчет АВО для газа 30 3.2 Расчет пылеуловителя 37 3.3 Расчет системы воздушного охлаждения масла ГПА 41 3.4 Проверка правильности выбранного оборудования и схемы работы ГПА 44 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46 СПИСОК ЛИТЕРАТУР 47 ВВЕДЕНИЕ В рамках задач, поставленных энергетической стратегией России перед газовой промышленностью ПАО «Газпром» видит свою миссию в максимально эффективном и сбалансированном газоснабжении потребителей Российской Федерации, а также выполнении долгосрочных контрактов и межправительственных соглашений по экспорту газа. Знание конструкции нагнетателя и его применение на ГПА необходимо любому будущему инженеру в области газовой промышленности. Актуальность проекта связана с тем, что инженеру в области нефтегазового дела необходимо знать конструкцию компрессорного оборудования и уметь проводить его газодинамические расчеты. Целью курсового проекта является систематизация, закрепление и расширение теоретических знаний и практических умений для расчета основных характеристик компрессорного оборудования ГПА-Ц-16П. Основные задачи при выполнении курсового проекта: - обоснование актуальности и значимости темы работы в теории и практике деятельности инженера, постановка цели и задач работы; - изучение конструкции и освоение расчета нагнетателя ГПА-Ц-16П; - развитие навыков использования пакетов прикладных программ (Mathcad и Microsoft Word); - формирование навыков самостоятельной исследовательской работы с научной и учебной литературой, умения грамотно и логически обосновано излагать свои идеи, мысли и обобщать расчеты; - овладение различными формами представления результатов. На основании полученных знаний и выполненных расчетов создаётся технологическая схема ГПА-Ц-16П. 1 Технологическая часть Описание компрессорного цеха (КЦ) ГПА-Ц-16П Компрессорная станция представляет собой комплекс сооружений и является составной частью магистральных газопроводов, по которым осуществляется транспортировка природного газа. Основными службами компрессорной станции являются: 1. газокомпрессорная служба (ГКС); 2. линейно–эксплуатационная служба (ЛЭС); 3. диспетчерская служба; 4. служба связи; 5. служба энерговодоснабжения; 6. служба КИП и А; Для распределения энергии напряжением 10 кВ на площадке КС сооружается отдельно стоящее ЗРУ–10 кВ. От ЗРУ–10 кВ запитываются трансформаторные подстанции КС и вспомогательных сооружений, а также вдольтрассовая ВЛ–10 кВ. В качестве аварийного источника питания потребителей первой категории предусматривается установка на площадке КС дизельной электростанции КАС–500 напряжением 0,4 кВ, подключенной к шинам КТП ПЭБа. Технологической схемой КС предусмотрена возможность удаления воды после гидроиспытаний и вытеснение воздуха при заполнении системы газом. После реконструкции КЦ–2,3, на площадке запроектированы следующие здания и сооружения: площадка компрессорных агрегатов с ГПА-Ц–16П; установка очистки газа; установка подготовки топливного и импульсного газа; КТПАВО газа; производственно-энергетический блок (ПЭБ); склад ГСМ; резервуары склада масел; установка емкости сбора конденсата; здание утилизационной насосной; дизельная электростанция; насосная ДЭГ; ЗРУ 10 кВт; комплекс комплектно–блочных водопроводных сооружений; резервуары запаса воды емкостью 100 м3; фильтры–поглотители; Служебно-эксплутационный и ремонтный блок (СЭРБ); котельная блок–бокс, (ГРП); канализационная насосная станция; прожекторные мачты; молниеотводы; площадка для складирования материалов; В плане благоустройства на площадке КС и водопроводных сооружений предусматривается ограждение из стальной сетки по ж/б столбам высотой Н=2,15м с устройством автомобильных ворот и калиток. Свободные от застройки площади засеиваются многолетними травами. Проезды на КС и площадке водопроводных сооружений проектируются из ж/б плит на песчаном основании. Вертикальная планировка площадок решена с учетом рельефа местности и допустимых уклонов по проездам методом красных горизонталей. Применяемый в данном проекте агрегат ГПА-Ц–16П имеет следующие технические характеристики: производительность, приведенная к температуре 293 К и давлению 0,101 МПа = 398 м3/мин (32 млн. м3/сут.); давление начальное, минимальное =5,49 МПа; давление конечное, максимальное = 71,3 МПа; отношение давлений =1,44 ± 0,015; политропный КПД нагнетателя = 83%; температура газа на всасывании = 288оК, расчетное повышение температуры газа в нагнетателе на номинальном режиме = 32 ± 1 град. С; частота вращения роторов нагнетателя и свободной турбины=65,50 – 92,75 с-1 (3750–5565 об/мин); номинальная мощность на муфте агрегата в стационарных станционных условиях = 16000кВт; КПД не менее 36,3%; расход топливного газа = 3900 кг/ч расход пускового газа =1,5 кг/с. Время запуска агрегата без учета предпусковой подготовки – не более 900 с. Габаритные размеры с учетом площадок обслуживания: длина = 19,820 м; ширина = 10,890 м; высота = 10,650 м; масса агрегата = 150 000 кг; масса наиболее тяжелой транспортной единицы = 60 000 кг; масса наиболее тяжелой сборочной единицы нагнетателя при ремонте = =5000 кг. 1.2 Описание технологической схемы компрессорной станции Технологическая обвязка компрессорного цеха, которая представлена в приложении В, предназначена для: приема на КС технологического газа из магистрального газопровода; очистки технологического газа от мехпримесей и капельной влаги в пылеуловителях; распределения потоков для последующего сжатия и регулирования схемы загрузки ГПА; охлаждения газа после компремирования в АВО газа; вывода КЦ на станционное "кольцо" при пуске и остановке; подачи газа в магистральный газопровод; транзитного прохода газа по магистральному газопроводу, минуя КС; при необходимости сброса газа в атмосферу из всех технологических газопроводов компрессорного цеха через свечные краны. Магистральный трубопровод, как и компрессорная станция – это сложное инженерное сооружение и срыв подачи газа в газопровод из-за отказа в работе центробежного нагнетателя недопустим. Это требует подключения необходимого количества новых двигателей к работе, что связано с дополнительными затратами. На компрессорных станциях отработаны мероприятия вывода ГПА из предпомпажного состояния – мгновенный автоматический сброс нагрузки за счет открытия 6-х кранов «на кольцо», чтобы перевести работу двигателя на холостой ход. В современных технологических схемах обвязок центробежных нагнетателей предотвращение работы нагнетателя на режимах, близких к помпажу, осуществляется за счет автоматического открытия антипомпажного клапана «Mokveld» по диаграммам, снятым для данного нагнетателя. Открывается «Mokveld» вместе с краном №6, но кран – это вид запорной арматуры и открывается полностью, а клапан «Mokveld» - регулирующая, плавная арматура, дает постепенную нагрузку «в кольцо», и двигатель плавно переходит на х/ход работы, из которого он может быстро, после устранения опасности помпажа, выйти на работу в магистраль, т.е. быть загружен снова. Узел подключения КЦ представляет собой достаточно сложный комплекс технологических сооружений, от которых зависят эксплуатационные показатели всего магистрального газопровода. Узел подключения обеспечивает поступление газа в компрессорный цех по входному газопроводу и подачу газа в газопровод после компремирования по выходному шлейфу. Узел подключения включает в себя основные краны №№7, 8, 17, 18, 20 и ряд режимных кранов. Кран №7 – входной кран, предназначенный для подачи технологического газа в цех и его постоянное положение открытое. Кран №8 – выходной кран, предназначенный для подачи технологического газа в магистральный газопровод после его компремирования и охлаждения. Краны №№17 и 18 – свечные краны, предназначенные для сброса газа из всех технологических коммуникаций компрессорного цеха в атмосферу при любых аварийных остановах цеха (при этом краны №№7 и 8 закрываются). Их также используют для продувки технологических коммуникаций и заполнения их газом. Кран №20 – отсекающий кран, обеспечивающий нормальную работу цеха при компремировании газа. При работе компрессорного цеха кран №20 всегда закрыт. Для диагностики и очистки магистрального газопровода в КЦ на узле подключения установлены камеры приема и запуска диагностических, очистных устройств (КП и КЗ). КП и КЗ оборудованы системой байпасов (Ду=1000мм), которая служит для запуска или приема поршней. Газ из магистрального газопровода (Ду=1420мм) через кран №19 посту поступает на узел подключения компрессорного цеха и через кран №7 попадает во приемный коллектор (Ду=700мм) блока очистки технологического газа от механических примесей. ПУ обвязаны системой трубопроводов (Ду=500мм). Краны №7а и №7б, расположенные на байпасной линии крана №7, предназначены для выравнивания давления газа перед и после крана во время его работы на открытие для исключения гидроудара. После очистки газ поступает в общецеховой всасывающий коллектор (Ду=1000 мм) газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Часть газа идет в БПТПИГ, где производится подготовка топливного, пускового и импульсного газа на собственные нужды КЦ. Во всасывающий коллектор нагнетателя технологический газ попадает через кран №1. Краны №4 и №4`, расположенные на байпасной линии крана №1, предназначены для выравнивания давления до и после крана №1 при его работе на открытие для исключения гидроудара. В нагнетателе производится компремирование газа до расчетного давления. После компремирования газ поступает в нагнетательный коллектор ГПА (Ду=1000мм) и через кран №2 или №6, в зависимости от того на каком режиме работает агрегат ("магистраль" или "кольцо") газ поступает в приемный коллектор аппаратов воздушного охлаждения. На нагнетательном коллекторе ГПА установлен обратный клапан для того, чтобы в случае остановки агрегата или при понижении оборотов двигателя газ из области высокого давления не перетекал в область низкого давления. Из всасывающего коллектора ГПА, газ подается на секции АВО, где подвергается охлаждению до заданной температуры. После охлаждения технологический газ, пройдя через обратные клапаны, попадает в выходной коллектор компрессорного цеха и через кран №8 попадает в магистральный газопровод. Малый пусковой контур агрегата образуется: трубопроводом с краном №6; коллектором, объединяющим трубопроводы с кранами №6 нагнетателей; линией, соединяющей упомянутый коллектор со станционной перемычкой с кранами №36 и №36р и самой этой перемычкой. Таким образом, малый пусковой контур нагнетателя и большой пусковой контур станции практически совпадают. Точнее сказать, существует один большой перепускной контур, на который имеется два выхода: один через краны №6 – при пусках и остановках отдельных ГПА и выведении их из помпажа, второй через краны №36 и №36р при пусках и остановках всей КС, при регулировании режима работы станции и при выведении КС из помпажа. При работе нагнетателей с перепуском через краны №6 поток газа не проходит АВО и заметно нагревается. Чрезмерное повышение температуры газа предотвращается приоткрытием крана №36р и подачей части охлаждённого в АВО газа с выхода КС в поток, перепускаемый нагнетателем. Если компрессорный цех находятся в ремонте, т.е. не может работать ни при каких условиях, а краны №7 и №8 не могут обеспечить полное перекрывания потока газа, то тогда закрывают северный и южный охранные краны (СОК и ЮОК соответственно) и открываются межцеховые перемычки. Возможно прохождение газа мимо КЦ без компремирования. При этом краны №№19, 20, 21 – открыты; краны №№7 и 8 – закрыты. Краны №17 и №18 предназначены для стравливания контура компрессорного цеха, а кран №20.3 предназначен для стравливания контура крана №20. Из всасывающего и нагнетательного коллекторов ГПА отводятся специальные трубопроводы для отбора газа на собственные нужды. Этот газ поступает в блок подготовки топливного и пускового газа, где происходит его подготовка (более тщательная очистка, понижение давления и подогрев) в топливный, пусковой и импульсный газ. Топливный газ необходим для работы газотурбинного двигателя, а пусковой для его запуска. Импульсный газ выходит из БПТПИГ через два трубопровода с разными давлениями: 5,5 МПа и 2,5 МПа. Импульсный газ с давлением 5,5 МПа необходим для обеспечения нормальной работы (открытие, закрытие) общестанционных кранов, а импульсный газ с давлением 2,5МПа необходим для обеспечения нормальной работы агрегатных кранов. На узле подключения для быстрого бесперебойного (аварийного) открытия и закрытия кранов №№ 7, 8, 20 установлена аварийная емкость с импульсным газом, который закачивается в нее под давлением из БПТПИГ. Для надежной защиты трубопроводов нужны материалы, которые состоят из нескольких составляющих. Защитные покрытия должны защищать от всех видов коррозии во всех условиях в течение не менее 50 лет. Для защиты используют асмол – основа антикоррозийных материалов нового поколения. 2 Устройство и принцип действия ГПА-Ц-16П Агрегат представляет собой установку, состоящую из стыкуемых между собой на месте эксплуатации отдельных блоков. Базовой сборочной единицей агрегата является турбоблок, в контейнере которого размещены нагнетатель с газотурбинным двигателем НК–16 ст авиационного типа. На опоре над турбоблоком установлено выхлопное устройство: диффузор и шумоглушитель, предназначенное для выброса выхлопных газов от приводного двигателя и глушения шума выхлопа. Очистка от пыли и забор атмосферного воздуха для приводного двигателя осуществляется через ВОУ, шумоглушитель, камеру всасывания и патрубок в блоке системы обеспечения на вход осевого компрессора приводного двигателя. Для повышения надежности приводного двигателя в состав агрегата введен блок фильтров топливного газа. Для удобства обслуживания агрегата и выполнения требований техники безопасности, вспомогательное оборудование (маслобаки, маслоагрегаты, автоматическое пожаротушение, щиты автоматизированной системы управления и др.) размещены в отдельных отсеках блока систем обеспечения. Для охлаждения масла, циркулирующего в системе маслоснабжения агрегата и вентиляции отсека двигателя, предназначен блок маслоохладителей, установленный на блоке систем обеспечения. Для обогрева блоков и отсеков агрегата во время проведения пуско-наладочных и регламентных работ в холодное время года агрегат снабжен системой обогрева. Система подогрева циклового воздуха обеспечивает защиту воздухоочистительного устройства от обледенения. Слив отработанного масла с поддонов агрегата осуществляется через коллектор дренажа. Стыковка блоков осуществляется через гибкие переходники, позволяющие компенсировать неточности установки агрегата при монтаже. Автоматизированная система управления агрегатом обеспечивает работу на всех режимах без постоянного присутствия обслуживающего персонала возле агрегата. Природный газ из магистрального трубопровода по технологическому трубопроводу КС поступает в нагнетатель ГПА. Рабочий процесс сжатия транспортируемого газа протекает в проточной части нагнетателя, где осуществляется передача механической энергии привода газу, при этом происходит увеличение энергии давления газа. После этого газ вновь поступает в технологическую газовую обвязку КС для дальнейшего транспортирования его по магистральным трубопроводам. 2.1 Основные блоки ГПА-Ц-16П Турбоблок состоит следующих основных сборочных единиц: 1. рама; 2. контейнер; 3. приводной двигатель; 4. улитка; 5. переходник; 6. муфта; 7. нагнетатель; 8. газопровод. Кроме того, в турбоблоке размещены отдельные сборочные единицы: масляной системы, системы обогрева, системы пожаротушения (автоматического), системы подогрева циклового воздуха и автоматизированной системы управления агрегата. Контейнер турбоблока является помещением для размещения основных сборочных единиц и систем агрегата, обеспечивает определенный микроклимат для их эксплуатации и необходимые условия труда для обслуживающего персонала в период проведения ремонтно-регламентных работ. Герметичная перегородка разделяет контейнер на два, изолированные друг от друга различные по пожаровзрывоопасности, помещения. В отсеках расположены двери, в которых имеются смотровые окна для осмотра агрегата при его работе. Вентиляция отсека двигателя осуществляется вытяжными центробежными вентиляторами отсека вентиляции и через щели эжекционного переходника. Забор воздуха осуществляется через специальные воздухозаборники. Вентиляция отсека нагнетателя осуществляется вентилятором, установленным на верхней части торцевой стенки, через самооткрывающиеся створки жалюзийного типа. Для проведения регламентных работ и ремонтов в отсеке нагнетателя установлен ручной передвижной кран грузоподъемностью 5,0 т и ручная таль грузоподъемностью 1,0 т. |