Модернизация компрессорной установки путем замены приводного двигателя
 Скачать 2.18 Mb.
|
|
ресурсосбережения .................................................................................................................. 37 5.3 SWOT-анализ ..................................................................................................................... 39 5.4 Структура работ в рамках научного исследования ..................................................... 48 5.5 Определение трудоемкости выполнения работ ............................................................ 49 5.6 Разработка графика проведения научного исследования ........................................... 50 5.7 Бюджет научно-технического исследования ................................................................. 54 5.8 Основная заработная плата исполнителей темы ......................................................... 56 5.9 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ............................................. 59 5.10 Формирование бюджета затрат проекта ...................................................................... 59 5.11 Определение pеcуpcoэффективнocти проекта ............................................................. 60 6.Социальная ответственность ............................................................................................. 65 6.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. ........................ 65 6.1.1 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны исследования. ........ 65 6.2 Производственная безопасность..................................................................................... 66 6.2.1 Анализ вредных и опасных факторов ............................................................................. 66 6.2.2 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия опасных и вредных факторов на работающего .......................................................................................................... 71 6.3. Экологическая безопасность .......................................................................................... 72 6.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях .................................................................... 73 Заключение .............................................................................................................................. 75 Список использованных источников ................................................................................... 76 Ведение Актуальность работы. Газовые промыслы представляют собой сложнейшие геолого-технологические системы, состоящие из подземной части, объектов добычи, сбора, подготовки и транспортировки углеводородного сырья. Для обеспечения требуемого объема перекачки газообразных углеводородов на территории промысла или по межпромысловым участкам используют различные дожимные компрессорных станции, которые являются сложными технологическими объектами. Очень часто, по расположению в пространстве, ДКС входят в состав установок комплексной подготовки газа и являются одним из концевых элементов всей системы подготовки и транспорта. Необходимо отметить, что работа ПК может осуществляться при помощи ДВС (двигатель внутреннего сгорания. Последнее реализуется при помощи газотурбинных приводов КС, что позволяет использовать собственный добываемый ресурс, получать альтернативные источник энергии и решать проблему, связанную с утилизацией попутного нефтяного газа на промыслах. В настоящее время происходит реконструкция многих промышленных объектов нефтедобывающей отрасли. Старое оборудование заменяется по причине морального старения. Поэтому проводимая работа и изучение эксплуатации дожимной компрессорной станции является актуальной. Решение данной задачи напрямую влияет на объем добываемого попутного нефтяного газа Объект исследования. Поршневая компрессорная установка для компримирования попутного нефтяного газа. Предмет исследования. Обеспечение транспорта попутного нефтяного газа. Цель работы. Модернизация ПКУ (поршневой компрессорной установки) с заменой приводного двигателя, по причине морального износа, для увеличения ресурсоэффективности ПКУ. Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи: произвести тепловой расчет ДВС. 1.Назначение устройства Выбор типа ГПА напрямую зависит от назначения компрессорной станции, еѐ типа, необходимой степени сжатия и производственного расхода. Компрессорные станции газопроводов классифицируются по: назначению; типу установленных компрессорных машин; типу привода газоперекачивающего аппарата. По назначению компрессорные станции магистральных газопроводов бывают головные, линейные и дожимные. Головная и линейная КС магистрального газопровода предназначены для компенсации потерь давления, имеющих место при транспортировке газа от мест добычи до мест потребления. Дожимные КС (ДКС) устанавливаются на подземных хранилищах газа. Они служат для его закачки из магистрального газопровода в пласт, а также для отбора газа из пласта (в периоды дефицита) с целью закачки в магистральный газопровод или непосредственной подачи потребителям. Отличительной особенностью ДКС является высокая степень сжатия — от 2 до 4 . По типу установленных компрессорных машин различают поршневые и центробежные КС. В первом случае на них установлены поршневые компрессоры, а во втором — центробежные нагнетатели. Поршневые компрессоры используются для перекачки газа на дожимных компрессорных станциях. Современные поршневые интегрированные мотор-компрессоры оснащены современной системой автоматизации и имеют широкий диапазон регулирования производтиельности . Головные и линейные КС МГ оснащают центробежными нагнетателями. Они бывают полнонапорными и неполнонапорными. По типу привода газоперекачивающего агрегата различают КС с газотурбинным и электрическим приводом. В настоящее время первый тип привода имеют более 88% ГПА, а второй — около 12%. Развитие изучения ГПА заложено рядом выдающихся ученых (Бармин С.Ф., Васильев П.Д., Казаченко А.Н, Никишин В.И., и др. [14-23] из отраслевых НИИ, НПО и ВУЗов – ВНИИГАЗ, ВНИИЭ, НИПТИЭМ, НИПОМ, НИУ «МЭИ», НМСУ «Горный» (СПб), ЛГТУ, МАМИ, РГУНГ им. И.М. Губкина, УрФУ и других) и характеризуется многолетней практикой совершенствования аппаратной базы. Согласно исследованиям, чтобы сэкономить тонну условного топлива (даже без учета экологической нагрузки) выходит в несколько раз дешевле, чем добыть. В настоящий момент принят ряд нормативных документов, один из которых «Концепция по энергоэффективности транспорта газа» которые регламентируют максимально эффективное использование природных ресурсов (углеводородов) и максимально эффективное применение современных технологий для осуществления транспортировки от мест добычи до потребителя. Для обеспечения требуемых параметров в камере сгорания современной ДВС возникла необходимость строительства мощных дожимных компрессорных станций, что явилось перспективой для применения центробежных компрессоров. С другой стороны, новые экологические законы требуют утилизации попутного нефтяного газа, факельных газов, сбрасываемых с различных технологических циклов. По данной причине, использование поршневых компрессоров, работающих на газе, становится вновь актуальным Компрессорные установки располагаются на отдельных фундаментах, изолированных от общего пола, и фундаментов опорных колонн здания. Постоянное пребывание обслуживающего персонала в здании не предусмотрено, всѐ оборудование работает полностью в автоматическом режиме. Системы управления компрессоров обеспечивают трансляцию параметров на верхний уровень, проектом предусмотрен дистанционный аварийный останов оборудования, автоматический останов по сигналу систем газопожарообнаружения. Для проведения регламентных и ремонтных работ в здании ДКС предусмотрены площадки обслуживания и ручная таль грузоподъѐмностью 5 т. На рассматриваемой модели производится перевооружение ДВС, с целью повышения ресурсоэффективности оборудования. К основным требованиям, определяющим техническое совершенство нового оборудования, относятся следующие: возможность регулирования производительности в максимально широком диапазоне; высокая степень заводской готовности, позволяющая подключать установку к существующим заводским коммуникациям с минимальным объемом строительных работ; высокая энергоэффективность; устойчивость режима работы при изменении параметров; максимальная эксплуатационная надѐжность и большой межрегламентный (межремонтный) срок службы; работоспособность в условиях высокой коррозионной активности перекачиваемого газа; современные системы управления высокого уровня и конструктивный дизайн. Всё оборудование и все блоки установки, за исключением АВО и другого оборудования устанавливаемого за пределами здания (элементы системы выхлопа и воздухозабора), должны эксплуатироваться в отапливаемом помещении при температуре не менее плюс 5ºС. АВО должны быть установлены на открытом пространстве (вне помещения). Температура окружающей среды от минус 45.5С* до плюс 30С Высота над уровнем моря: 130 м Абсолютные максимальные и минимальные температуры окружающей среды от минус 54С до плюс 37С. Таблица 1 – вводные данные компрессора Ariel Количество рядов компрессора. 4 Допустимая расчетная мощность. 1938,8 Максимальная нагрузка на шток при растяжении. 165 Максимальная нагрузка на шток при сжатии. 178 1.2 Техническое обслуживание компрессора Компрессор Ariel При регулярном и минимальном ТО все компрессоры Ариэль гарантируют бесперебойную работу установок на длительный срок. Каждая модель разработана таким образом, чтобы обеспечить легкость ремонта и замены деталей. Многие компоненты агрегатов различных серий взаимозаменяемы между собой, что, в свою очередь, снижает издержки при техническом обслуживании газовых компрессоров. Ежедневно. Проверьте давление масла. При рабочей температуре оно должно быть 350 - 420 кПа. Максимальная температура масла на входе в компрессор равна 88°С. 2. Проверьте уровень масла в картере. При работе компрессора он должен быть близок к середине уровнемерного стекла, а если нет - определите и устраните причину. Не переполняйте картер маслом. Проверьте расходный бак масла, чтобы обеспечить достаточную подпитку. 3. Проверьте движение указателя работы лубрикатора. Проверьте по табличке на корпусе лубрикатора требуемую продолжительность цикла. Очень грязный и/или сырой газ могут потребовать более частой подачи масла, чем сухой и чистый газ. 4. Проверьте утечки в линиях первичной и вторичной вентиляции сальников. Если утечки чрезмерны, определите их причину и, при необходимости, замените кольца сальника. 5. Проверьте и устраните любые утечки газа. 6. Проверьте и устраните любые утечки масла. 2. Описание процесса Одноступенчатый режим работы: Технологический газ (природный газ) поступает на компрессорную установку через соединение А всасывающего трубопровода (см. схему технологического процесса US-122669-01-HE-01-001 в приложении 1). Поток газа , проходя через ручной отсечной кран и автоматический отсечной кран SDV-1041, поступает в скруббер на всасывании первой ступени 9410 и через соединение А в скруббер второй ступени 9420, в которых происходит очищение потока газа от капельной жидкости. Из скрубберов газ поступает в буферные ёмкости на всасывании первой и второй ступени 9411 и 9421, в которых происходит гашение пульсаций газа, и затем направляется в цилиндры сжатия компрессора первой и второй ступени 8201A, 8201В, 8202А, 8202В, где происходит сжатие газа до установленных параметров. В результате сжатия температура газа увеличивается. Из цилиндров горячий газ, проходя через буферные ёмкости на нагнетании первой и второй ступени 9412, 9422 направляется в АВО газа 8300, 8302. Далее поток газа направляется в нагнетательный трубопровод компрессорной установки, где установлены обратный клапан VC-1036, автоматический отсечной кран SDV-1043 и ручной отсечной кран VL- 1035.Сжатый газ выходит из установки через соединение B. 2.1 Двухступенчатый режим работ Технологический газ (природный газ) поступает на КУ через соединение А всасывающего трубопровода (см. схему технологического процесса US- 122669-01-HE-01-001 в приложении 1). Поток газа, проходя через ручной отсечной кран и автоматический отсечной кран SDV-1041, поступает в скруббер на всасывании первой ступени 9410, в котором происходит очищение потока газа от капельной жидкости. Из скруббера газ поступает в буферную ёмкость на всасывании первой ступени 9411, в которой происходит гашение пульсаций газа, и затем направляется в цилиндры сжатия компрессора первой ступени 8201A и 8201В, где происходит сжатие газа до установленных параметров. В результате сжатия температура газа увеличивается. Из цилиндра горячий газ, проходя через буферную ёмкость на нагнетании первой ступени 9412, направляется в межступенчатое АВО газа 8300. Из АВО газ направляется на вторую ступень сжатия, поступает в скруббер на всасывании второй ступени 9420, далее поток газа, проходя через буферную ёмкость на всасывании второй ступени 9421, цилиндры 8202А, 8202В, буферную ёмкость на нагнетании 9422 поступает на концевую секцию АВО газа 8302, далее поток газа направляется в нагнетательный трубопровод КУ, где установлены обратный клапан VC-1036, автоматический отсечной кран SDV-1043 и ручной отсечной кран VL-1035. Сжатый газ выходит из установки через соединение. 3. Виды, производство и применение ДВС Двигатели Cat с применением технологии Tier 4 соответствуют строгим стандартам в отношении выбросов загрязняющих веществ и обеспечивают производительность и эффективность, которые клиенты ожидают от компании Caterpillar. Промышленные дизельные силовые установки Cat предназначены для широкого ряда применений, поршневых компрессоров, также для промышленных, буровых и других насосов. Наши интегрированные силовые установки соответствуют действующим стандартам выбросов загрязняющих веществ. Рисунок 1. Промышленный двигатель 3512 Рисунок 2. Промышленная дизельная силовая установка 3516C Рисунок 3. Дизельный двигатель с пожарным насосом 3516 Двигателя CAT 3520D дизельный, четырехтактный, восьмидесяти клапанный, V20, угол развала 60 градусов, с верхним расположением распред. валов, с турбонаддувом, с промежуточным и отдельным охлаждением наддувного воздуха. Рисунок 4. двигатель CAT G3520D Рисунок 5 – Двигатель CAT3520D вид двигателя справа 1. турбокомпрессор 2. выпускное отверстие выхлопа 3. электронная подача топлива 4. впуск топлива 5. дроссельная заслонка 6. впуск воздуха 7. воздухоочиститель 8. такелажная проушина 9. выпуск рубашки охлаждения 10. масляной фильтр 11. пробоотборник клапан масла 12. генератор 13. впуск рубашки охл. 14. водяной насос 15. масляный насос двигателя 16. насос водяной 17. маслоохладитель двигателя 18. вспомогательный эл. блок управления двс 19. предохранительный клапан сброса избыт. воздуха из картера 20. пневматический стартер 21. аккумулятор масла турбокомпрессора 22. промежуточный охладитель Рисунок 6. двигатель CAT G3520D вид двигателя слева 1. индикатор необходимости обслуживания воздушного фильтра 2. такелажная проушина 3. датчик оксида азота 4. накопитель датчик 5. сапун картера 6. охладитель топлива 7. щуп уровня масла 8. клапан откл. падачи топлива 9. регулятор давления 10. масло заливная горловина 11. выпуск промежуточного охладителя 12. термостат охладителя воздуха 13. впуск промежуточного охл. надувного воздуха 14. насос систем охлж. воздуха 15. кнопка аварийного останова 3.1 Метод наддува ДВС. Для подачи дополнительного кислорода в мотор используется специальное устройство – турбина, которая сжимает атмосферный воздух, и в таком виде он поступает в ДВС. Чаще всего подобными изделиями оснащается дизель. Следствием того, что атмосферный воздух сжимается, происходит увеличение его плотности, что обеспечит поступление в мотор большего количество кислорода. Однако по законам физики, при сжатии газа происходит повышение температуры, а подача в дизель горячего воздуха – один из возможных вариантов быстрого его разрушения. Поэтому для снижения температуры сжатого воздуха используется такое устройство, как интеркулер. 3.2 Интеркулер Принцип, по которому работает интеркулер, такой же, как у системы охлаждения двигателя – теплообмен или охлаждение нагретого вещества холодным. температура сжатого компрессором воздуха уменьшается, для чего он поступает в радиатор интеркулер. Так что, по сути дела, интеркулер является радиатором охлаждения, представляющим собой33 набор трубок, обладающих хорошей теплопроводностью, вследствие чего излишек тепла отводится наружу и снижается температура воздуха, поступающего в дизель. Простое техническое решение, в основе которого лежит принцип принудительного охлаждения сжатого воздуха, подаваемого в дизель, позволяет повысить мощность мотора за счет обеспечения условий для оптимального сгорания топлива. Дополнительным преимуществом будет улучшение экологических показателей работы двигателя. 3.3 Принцип работы дизельного ДВС 1-й такт. Впуск. Соответствует 0°-180° поворота коленвала. Через открытый на, приблизительно, 345-355° впускной клапан воздух поступает в цилиндр, на 190-210° клапан закрывается. При этом до 10-15° поворота коленвала одновременно открыт и выхлопной клапан. Время совместного открытия клапанов называется перекрытием клапанов. 2-й такт. Сжатие. Соответствует 180° - 360° поворота коленвала. Поршень, двигаясь к ВМТ (верхней мёртвой точке), сжимает воздух от 16 (в тихоходных двигателях) до 25 (в быстроходных) раз. 3-й такт. Рабочий ход, расширение. Соответствует 360°-540° поворота коленвала. При распылении топлива в горячий воздух происходит инициация сгорания топлива, то есть частичное его испарение, образование свободных радикалов в поверхностных слоях капель и в парах. Наконец, оно вспыхивает и сгорает по мере поступления из форсунки, а продукты горения, расширяясь, двигают поршень вниз. Впрыск и, соответственно, воспламенение топлива происходит чуть раньше момента достижения поршнем мёртвой точки вследствие некоторой инертности процесса горения. Отличие от опережения зажигания в бензиновых двигателях в том, что задержка необходима только из-за наличия времени инициации, которое в каждом конкретном дизеле - величина постоянная и изменению в процессе работы не подлежит. Сгорание топлива в дизеле происходит, таким образом, столько времени, сколько длится подача порции топлива из форсунки. Вследствие этого рабочий процесс протекает при относительно постоянном давлении газов, из-за чего двигатель развивает большой крутящий момент. Из этого следуют два важных вывода: 1. Процесс горения в дизеле длится ровно столько времени, сколько требуется для впрыска данной порции топлива, но не дольше времени рабочего хода. Это приводит к тому, что рабочий процесс в дизеле протекает при постоянном давлении. 2. Соотношение топливо/воздух в цилиндре дизеля может существенно отличаться от стехиометрического, причем очень важно обеспечить избыток воздуха, так как пламя факела занимает небольшую часть объема камеры сгорания и атмосфера в камере должна до последнего обеспечить нужное содержание кислорода. Если этого не происходит, возникает массивный выброс несгоревших углеводородов с сажей (тепловоз «даёт медведям»). 4-й такт. Выпуск. Соответствует 540°-720° поворота коленвала. Поршень идёт вверх, через открытый на 520-530° выхлопной клапан, выталкивая отработавшие газы из цилиндра. Далее цикл повторяется. |