Устройство и расчет линейной части магистрального газопровода

• Название: Устройство и расчет линейной части магистрального газопровода
• Дата: 22.12.2022
• Размер: 5.38 Mb.
• Имя файла: Kursovaya_Mengilyov_D_R_isprav_2.docx
• Тип: Пояснительная записка; #858139
• страница: 1 из 5

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

“Тихоокеанский государственный университет”

Факультет: «Транспортно-энергетический факультет»

Кафедра: «Двигатели внутреннего сгорания»

УСТРОЙСТВО И РАСЧЕТ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине “Насосные и компрессорные станции нефтегазопроводов”


Выполнил: ст. гр. ТУЭ(аб)-81

Менгилёв Д.Р.

№ Зачетной книжки: 180009349

Проверил: доц.

Бердник А. Н.


Хабаровск 2021

СОДЕРЖАНИЕ

4

Введение 4

1.Технологическая часть 5

1.1. Структура магистрального газопровода. 6

1.2 Устройство магистрального газопровода. 8

1.3 Режимы работы магистрального газопровода 22

1.4. Технологическое оборудование газокомпрессорных станций 23

1.5. Автоматизация ГПА 33

1.6. Виды технического обслуживания газоперекачивающих агрегата 40

2. Расчётная часть 44

2.1. Расчёт линейной части магистрального газопровода 44

2.2. Расчёт параметров центробежного нагнетателя 55

2.3. Расчёт технического состояния центробежного нагнетателя 59

Заключение 63

Список использованных источников 64

Введение 2

1.Технологическая часть 3

1.1. Структура магистрального газопровода. 3

1.2 Устройство магистрального газопровода. 6

1.3 Режимы работы магистрального газопровода 19

1.4. Технологическое оборудование газокомпрессорных станций 20

1.5. Автоматизация ГПА 30

1.6. Виды технического обслуживания газоперекачивающих агрегата 36

2. Расчётная часть 41

2.1. Расчёт линейной части магистрального газопровода 41

2.2. Расчёт параметров центробежного нагнетателя 52

2.3. Расчёт технического состояния центробежного нагнетателя 56

Заключение 61

Список использованных источников 62





Введение

В рамках данной курсовой работы будет рассмотрен газопровод -«Северный поток». Он является экспортным газопроводом из России в Европу через Балтийское море. Также напрямую связывает «Газпром» и европейских потребителей, минуя транзитные государства. «Северный поток» обеспечивает высокую надежность поставок российского газа в Европу.

Цель курсовой работы – рассмотреть в технологической части: устройство и структура магистрального газопровода, назначение, устройство и принцип работы основного энергетического оборудования компрессорных станций магистрального газопровода.

В расчетной части курсовой работы будет выполняться: расчет линейной части магистрального газопровода, расчет основных параметров, характеризирующих магистральный газопровод и техническое состояние основного энергетического оборудования.


1.Технологическая часть

1.1. Структура магистрального газопровода.
«Северный поток» - экспортный газопровод из России в Европу через Балтийское море. Он напрямую связывает «Газпром» и европейских потребителей, минуя транзитные государства. «Северный поток» обеспечивает высокую надежность поставок российского газа в Европу.

Проект «Северный поток» и важная его часть - магистральный газопровод Грязовец - Выборг для АО «Гипроспецгаз» относятся к числу знаковых. Протяженность газопровода - 917 км, диаметр - 1400 мм, давление - 9,8 МПа. Проектная мощность - 55 млрд куб. м газа в год.

Для подачи газа в «Северный поток» была проведена огромная работа по развитию газотранспортной системы на территории России, в первую очередь была построена не имеющая аналогов в мире компрессорная станция «Портовая» производительностью 55 млрд куб. м газа в год с рабочим давлением 22 МПа. Установка подготовки газа к транспорту на КС «Портовая» на основе адсорбционной технологии осушки обеспечивает надежный безгидратный транспорт газа по морскому участку газопровода протяженностью 1224 км. Схема МГ представлена на рис.1.

Рис.1. Схема МГ “Cеверный поток-1”.
Для соединения «Северного потока» с Единой системой газоснабжения России АО «Гипроспецгаз» спроектировал новый газопровод Грязовец - Выборг, который проходит по территории Вологодской и Ленинградской областей. При работе над этим проектом приходилось учитывать особенные природно-климатические и инженерно-геологические условия региона, а также расположение его в приграничной зоне. При строительстве магистрали нужно было преодолевать тяжелые скальные породы (по ним проходит 114 км трассы) и болота, которые залегают на глинах и скальных щитах. Отдельной и серьезной проблемой была очистка трассы газопровода от взрывоопасных предметов, ведь в этих районах шли суровые бои во время Советско-финских и Великой Отечественной войн. Газопровод к тому же проходит по особо охраняемым природным территориям и рекреационным зонам.

Проектом было предусмотрено строительство семи компрессорных станций, включая КС «Портовая» рис.2., которая расположена на российском побережье Балтийского моря в бухте Портовая рядом с г. Выборг, Ленинградской области.


Рис.2. Компрессорная станция “Портовая”.

Компрессорная станция «Портовая» - уникальный объект газотранспортной
системы, по мощности и рабочему давлению не имеющий аналогов в России.

Мощность станции 366 МВт. При строительстве использованы новейшее оборудование и самые передовые технологии. В частности, на КС размещено 6 газоперекачивающих агрегатов (ГПА) мощностью 52 МВт и 2 ГПА мощностью 27 МВт. ГПА мощностью 52 МВт использованы впервые в истории эксплуатации Единой системы газоснабжения России.

В состав КС «Портовая» входит установка подготовки газа к транспорту (УПГТ). Эта адсорбционная установка на этапе эксплуатации газопровода обеспечивает надежный однофазный безгидратный транспорт газа потребителю по морскому участку протяженностью более 1200 км.

На КС «Портовая» был спроектирован и построен еще один инновационный объект - установка подготовки газа для заполнения морского участка (УПГЗ). Установка предназначена для снижения температур точки росы по воде и углеводородам до уровня, соответствующего требованиям подготовленного к транспорту газа. При этом УПГЗ снабжена системой управления и контроля качества газа, системой коммерческого учета газа, полностью автономна, обеспечивает себя электроэнергией, снабжена системой утилизации отходов.

На УПГЗ удалось реализовать проектирование и поставку блоков полной заводской готовности. Решения, принятые АО «Гипроспецгаз» при проектировании этого объекта, позволили заводу-изготовителю в кратчайшие сроки изготовить технологические блоки на опорных рамах с системами контроля и безопасности в транспортных габаритах.

Применение УПГЗ позволило надежно, качественно и своевременно заполнить газом подводный газопровод. УПГЗ является временным объектом, который используется только на период заполнения.[1]
1.2 Устройство магистрального газопровода.

Назначение компрессорных станций.

Компрессорные станции магистральных газопроводов предназначены для компримирования транспортируемого газа до давления, обеспечивающего его подачу от источников газа до газораспределительных станций  потребителей. Основными параметрами КС являются количество транспортируемого газа, давление и температура газа на входе и выходе станции. На рис. 3. указана схема компрессорной станции и ее устройство.

По технологическому принципу КС делятся на головные, размещаемые обычно в непосредственной близости от месторождений газа, и на промежуточные, располагаемые по трассе газопровода, в соответствии с его гидравлическим расчетом, на площадках, выбранных в процессе изысканий.[2]


Рис.3 Устройство типовой КС.
КС «Портовая» является конечной компрессорной станцией Северо-Европейского газопровода (наземного участка газопровода «Северный поток»). КС «Портовая» предназначена для подготовки, компримирования и обеспечения подачи газа в подводную часть «Северного потока».

КС «Портовая» включает в себя основные, вспомогательные и внеплощадочные объекты.

Основные производственные объекты:

1) комплекс подготовки транспорта газа (КПТГ);

2) два цеха компримирования, включающие 8 ГПА;

3) установки воздушного охлаждения (АВО);

4) коммерческий узел замера расхода.

Вспомогательные производственные объекты:

1) узел подключения КС с узлами приема внутритрубных устройств;

2) установки подготовки газа на собственные нужды КС;

3) склад стабильного конденсата;

4) склад масел в таре;

5) аварийная дизельная электростанция (АДЭС);

6) ремонтно-механическая мастерская (РММ);

7) пожарное депо;

8) электростанция собственных нужд (ЭСН);

9) стоянка автотранспорта;

10) блок-модульная котельная;

11) производственно-эксплуатационный блок;

12) стационарная установка термического обезвреживания (СУТО);

13) станция подготовки питьевой воды (СППВ);

14) очистные сооружения биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод КОУ-40БИО, очистные сооружения КОУ-20Д для механической очистки поверхностных (ливневых и талых) сточных вод;

15) административно-бытовой комплекс (АБК).

Внеплощадочные сооружения:

1) очистные сооружения дренажных вод КОУ-60Д;

2) система водоотведения от КС «Портовая», в том числе сбросный канал и водовыпуск очищенных сточных вод;

3) станция пожаротушения первого подъема;

4) артезианские скважины.

В административном отношении КС «Портовая» с сопутствующими сооружениями и инженерными коммуникациями расположена в Выборгском

районе Ленинградской области на землях Пограничного лесничества Северо-Западного лесхоза.

Площадка расположена к северу от Финского залива, напротив бухты Портовая. Расстояние от южного края площадки КС до северного края бухты составляет 2,6 км. Портовые сооружения ориентированы в северо-западной части акватории Финского залива у восточного берега полуострова Конек в западной части бухты Дальняя. Площадка КС «Портовая» находится в удалении от крупных городов и промышленных центров, ближайший населенный пункт – поселок Большой Бор, он расположен на расстоянии порядка 3 км на юго-восток от площадки КС, поселок Кондратьево расположен на расстоянии 9 км.

Гидрографическая сеть в районе местонахождения КС «Портовая» представлена старой разветвленной сетью мелиоративных канав и ручьем Портовый – приемником очищенных сточных вод КС «Портовая». Ручей впадает в бухту Портовая Финского залива. Створ выпуска сточных вод промплощадки компрессорной станции расположен на расстоянии 1,2 км выше устья ручья.[3]

Запорная арматура

Линейные сооружения газопроводов отличаются от аналогичных сооружений нефтепроводов тем, что вместо линейных задвижек используются линейные шаровые краны, расстояние между которыми должно быть не более 30 км. Трубы и арматура рассчитаны на рабочее давление до 10 МПа. При

параллельной прокладке двух и более МГ в одном технологическом коридоре

предусматривается соединение их перемычками с запорной арматурой. Перемычки размещаются на расстоянии не менее 40 км друг от друга, а также перед компрессорными станциями и после них.

Согласно общепринятому определению, шаровым краном называется устройство, в котором запирающий или управляющий элемент имеет форму сферы. Наибольшее распространение для газопроводных магистралей и других типов трубопроводов получили запорные краны.

Данный тип арматуры довольно прост по строению и в использовании. Все шаровые краны обладают структурой из 3-х главных компонентов: корпуса с шаровым запирающим органом, привода (силового механизма для исполнения), пневматической, электрической или гидравлической управляющей системы. Они характеризуются невысоким гидравлическим сопротивлением и возможностью монтажа в любом положении на трубопроводе. Шаровой кран – это главное запорное устройство на линейном участке магистрального газопровода. Устройства такого назначения изготавливаются из чугуна, стали или латуни. Они размещаются над и под землёй. В виде запорной арматуры на газопроводных магистралях применяются краны с ручным, пневматическим, электрическим и гидравлическим приводом.

Особенности шаровых кранов для газопровода - способность выдерживать высокие показатели давления и температуры газа, который транспортируется по трубам, а также устойчивость к коррозии и эрозии, вызываемых наличием примесей (диэтиленгликоль, метанол) в газе. Запорная арматура на газопроводных магистралях должна отвечать следующим требованиям:

1. 
   Кран должен герметично отключать поврежденный участок газопровода во время ремонтных работ для предотвращения возгораний, взрывов и отравления работников;
   
2. 
   Запорное устройство должно обеспечивать надежную герметичность и работоспособность на протяжении всего срока службы;
   
3. 
   Гидравлическое сопротивление в шаровом кране должно быть минимальным для уменьшения затрат энергии на преодоление данного сопротивления;
   
4. 
   В конструкции кранов требуется легкий доступ для проведения ремонта и обслуживающих работ, так как для ручной регулировки прилагаемые усилия должны соответствовать нормам;
   
5. 
   Диаметр запорного элемента должен быть равен диаметру трубопровода, на котором установлен кран.
   

Запорный кран изготавливается в виде воздухонепроницаемого корпуса, в середине которого устанавливается запирающий элемент. В корпусе, как правило, предусмотрено 2 (в некоторых случаях и больше) конца, служащих для плотной состыковки с трубопроводом. Главное назначение запорного элемента - герметичная отсечка составных частей трубопровода. Его конструкция представлена седлом и запорным органом, которые постоянно соприкасаются друг с другом по уплотняющим поверхностям, и в закрытом состоянии герметично разъединяют отдельные отрезки трубопровода.

Главными плюсами шаровых кранов являются: прямоточность, невысокий уровень гидравлического противодействия, бесконечное соприкосновение уплотнительных плоскостей (предотвращающее коррозию и разрешающее применять смазку для уплотнения), малогабаритность. Запорный элемент и корпус за счет сферической формы имеют малые габариты и вес, а также они более прочные и жесткие. В шаровых кранах нет необходимости в ребрах жесткости, которые лишь усложняют технологию отливки и увеличивают массу всей конструкции.

Краны с запорными устройствами сферической формы обеспечивают более надежную герметичность. Даже при недостаточных показателях точности изготовления контакты уплотнительных плоскостей корпуса и запирающего элемента обеспечивают герметизацию запорного устройства в полной мере.

По причине того, что в технологическом процессе применяется газ природного происхождения, содержащий в своём составе сероводород, используются запорные шаровые краны зарубежных и отечественных производителей. Для гарантии максимально возможной герметичности и сведения к минимуму утечек в атмосферу предусмотрено использование арматуры с типом состыковки "под приварку".

Отключающая арматура обязательна в таких местах как:

1. 
   на обеих берегах водных преград при пересечении их ГП в две нитки и более;
   
2. 
   при каждом ответвлении МГП;
   
3. 
   по обеим сторонам проезжего автомобильного моста при прокладке по нему ГП;
   
4. 
   на участках ГП, прилегающих к КС на расстоянии 500-700 метров от границ территории КС;
   
5. 
   на свечах, для сброса при необходимости опорожнения ГП.
   

В качестве запорной арматуры применяются краны, задвижки и вентили.

Краны

Кранами называется такая запорная арматура, которая закрывает или открывает проход жидкости или газа путем поворота пробки рис.4.


Рис.4. Конструкция крана.

1-корпус; 2- шар затворный; 3-седельные кольца; 4-шток; 5- сальниковый уплотнитель; 6- уплотнительные кольца; 7-опорная шайба; 8- втулка сальниковая; 9- гайка крепления рукоятки; 10-рукоятка.
Крановые узлы в системе необходимы для отключения конкретных участков трассы. Их устанавливают каждые 20 км. вместе с байпасной обвязкой. Также запорные механизмы на отводах, перед различными преградами, на подходах к станциям.

Краны могут иметь пневмогидравлический, пневматический или ручной привод. Рядом с ними монтируются продувочные свечи. Они необходимы для опустошения отключённого участка во время проведения ремонтных работ.