Эксплуатация компрессорного цеха. ГОТОВЫЙ ДИПЛОМ. В данном дипломном проекте мы рассмотрим работу и основное оборудование Компрессорного цеха 2 кс Чайковская
 Скачать 0.8 Mb.
|
 ВВЕДЕНИЕРазвитие газовой и целого ряда смежных отраслей промышленности сегодня в значительной степени зависит от дальнейшего совершенствования эксплуатации и обслуживания систем трубопроводного транспорта газов из отдельных и порой слабо освоенных регионов в промышленные и центральные районы страны. В настоящее время доля потребления природного газа в стране составляет уже свыше 50% и имеет устойчивую тенденцию к дальнейшему росту. В условиях острого дефицита топливно-энергетических ресурсов первоочередное значение приобретают задачи, связанные с повышением эффективности их использования, и реализация программ энергосбережения. Экономия энергетических ресурсов на современном этапе развития экономики страны является наиболее действенным и эффективным направлением при решении всех задач, стоящих перед промышленностью. В связи с этим такие задачи трубопроводного транспорта природных газов, как установление и поддержание оптимальных режимов работы газотранспортных систем, разработка и реализация мероприятий, направленных на повышение эффективности транспорта газов с сокращением энергетических затрат на его перекачку, уменьшение разного рода потерь газа в технологическом процессе и т. п., являются важнейшими и наиболее актуальными задачами отрасли. Это положение в значительной степени усиливается, если принимать во внимание непрерывный рост стоимости энергоресурсов, увеличение себестоимости транспорта газа и невозобновляемость его природных ресурсов. Анализ существующего положения трубопроводного транспорта газов и оценка перспектив его дальнейшего развития показывают, что газотурбинный вид привода центробежных нагнетателей на компрессорных станциях и на ближайшую перспективу останется основным видом энергопривода компрессорных станций. В данном дипломном проекте мы рассмотрим работу и основное оборудование Компрессорного цеха №2 КС «Чайковская». Объект исследования - цех №2 компрессорной станции «Чайковская». Цель исследования – проанализировать работу цеха №2 КС «Чайковская». Задачи исследования – изучить работу основного и вспомогательного оборудования компрессорного цеха; произвести тепловой и гидравлический расчет участка газопровода «Уренгой – Центр 1»; произвести анализ производственно-хозяйственной деятельности предприятия. 1 Основная Часть 1.1 Компрессорные станции и их оборудование 1.1.1 Классификация и назначение компрессорных станций По технологическому принципу КС делят на головные (ГКС), 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. На ГКС газ не только компримируют, но и подготавливают для транспорта. Для обеспечения требований, предъявляемых к транспортируемому газу, на головных станциях газопровода производят сепарацию, осушку, очистку, удаление сероводорода и углекислоты, охлаждение и замер количества газа. На промежуточных КС обязательно производится очистка газа от механических примесей и, при необходимости, охлаждение газа. По типу применяемых на них газоперекачивающих агрегатов (ГПА) КС разделяют на: станции, оборудованные поршневыми компрессорами с газомоторным приводом (газомотокомпрессорами); станции, оборудованные центробежными нагнетателями с газотурбинным приводом; станции, оборудованные центробежными нагнетателями с приводом от электродвигателей. Комплекс компрессорных станций включает, как правило: один или несколько компрессорных цехов; узлы пуска и очистных устройств; систему сбора, удаления и обезвреживания твердых и жидких примесей, извлеченных из транспортируемого газа; систему электроснабжения; систему производственно-хозяйственного и пожарного водоснабжения; систему теплоснабжения и утилизации теплоты; систему канализации и очистные сооружения; систему молниезащиты; систему ЭХЗ объектов КС; систему связи; Диспетчерский пункт (ДП) КС; административно-хозяйственные помещения. Эффективность, надежность и безопасность оборудования КС обеспечивают с помощью технической диагностики состояния оборудования; поддержания оборудования и коммуникаций в исправном состоянии; модернизации или реновации морально или физически устаревшего оборудования. Оборудование компрессорной станции должно иметь технологическую станционную нумерацию, нанесенную несмываемой краской или другим способом. К основным объектам КС относят: площадки приема и пуска очистных устройств; установки очистки газа от механических примесей; компрессорный цех (КЦ); коллекторы газа высокого давления; узел охлаждения газа. Объектами вспомогательного назначения являются: узел редуцирования давления пускового, топливного газа и газа для собственных нужд; электростанция для собственных нужд или трансформаторная подстанция при внешнем источнике энергоснабжения; котельная или установка утилизации тепла уходящих газов; склад горюче-смазочных материалов; ремонтно-эксплуатационный блок; служебно-эксплуатационный блок; служба связи; объекты водоснабжения, канализации и очистные сооружения. 1.1.2 Основное и вспомогательное оборудование КС Основным оборудованием на КС являются ГПА, которые могут быть поршневого или центробежного типа. Приводом поршневых компрессоров являются газовые двигатели, выполненные, как правило, в одном блоке с компрессором. Такой агрегат получил название газомотокомпрессора. Центробежные машины для перекачки газа — нагнетатели — могут иметь привод от газотурбинных установок (ГТУ) или от электродвигателей. При малых подачах газа (до 5000 млн. м3/год) в свое время наиболее широкое применение нашли газомотокомпрессоры, мощность которых достигла 5500 кВт. При больших подачах газа используют центробежные нагнетатели с приводом от электродвигателя или от ГТУ, мощность которых достигает 12500 и 25000 кВт соответственно. При выборе типа ГПА учитывают их технико-экономические показатели в зависимости от типа нагнетателей и характеристики привода. ГПА включает в себя газотурбинную установку, центробежный нагнетатель природного газа и следующее вспомогательное оборудование: комплексное воздухоочистительное устройство; выхлопное устройство; системы топливную и пусковые, масляную, автоматического управления, регулирования и защиты, охлаждения масла, гидравлического уплотнения нагнетателя. Многочисленные исследования эффективности применения различных видов привода центробежных нагнетателей показали наибольшую экономичность газотурбинного привода, однако в некоторых случаях, например, при небольших расстояниях между КС и источником электроэнергии (30 —50 км) электропривод является конкурентоспособным.[4] 1.2 КС «Чайковская» 1.2.1 Общая характеристика КС и состав оборудования Чайковское линейное производственное управление магистральных газопроводов было основано в августе 1985г. Оно предназначено для транспорта газа по шести ниткам магистральных газопроводов: – КЦ –1 «Уренгой – Ужгород»; – КЦ – 2 «Уренгой – Центр 1»; – КЦ – 3 «Уренгой - Центр 2»; – КЦ – 4 «Ямбург - Елец 1»; – КЦ – 5 «Ямбург - Елец 2»; – КЦ – 6 «Ямбург - Западная граница – Прогресс». Чайковское ЛПУМГ эксплуатирует участок магистральных газопроводов с 1732 по 1847 км от начала газопровода и 7 газопроводов отводов. Суммарная мощность всех ГПА составляет 507 МВт. В сутки по газопроводам перекачивается примерно 500 млн. м3 газа. Диаметр трубопроводов составляет 1420 и 1220 мм. На 1821 километре установлен лупинг длиной 30 км, диаметром 1220 мм и толщиной стенки 15,7 мм. В состав компрессорных цехов входят следующие узлы и системы: – Узел подключения; – Система очистки технологического газа; – Газоперекачивающие агрегаты; – Система охлаждения технологического газа; – Блок подготовки пускового, топливного и импульсного газа; – Система сбора конденсата; – Система маслоснабжения; – Склад горюче смазочных материалов; – Компрессорная “сжатого” воздуха; – Система регенерации масла. Узел подключения предназначен для приема и пуска диагностических и очистных устройств, а также подачи технологического газа на КЦ. В его состав входит следующее оборудование: – Камера приема поршня; – Камера запуска поршня; – Запорная арматура. Система очистки технологического газа предназначена для очистки газа от механических примесей и жидкости. В ее состав входит следующее оборудование: – на КЦ – 1 установлено шесть вертикальных скрубберов и шесть фильтров - сепараторов французской фирмы «Крезо-Луар». – на КЦ - 2 - 6 установлено по шесть вертикальных пылеуловителей российского ПО «Салаватнефтемаш». Газоперекачивающие агрегаты предназначены для компримирования и повышения давления технологического газа на выходе из компрессорного цеха. На КЦ – 1 установлено три ГПА ГТК-25 ИР, который состоит из газотурбинной установки MS 5002 и центробежного нагнетателя RF 2ВВ 36 фирмы “Крезо - Луар”. На КЦ – 2 установлено 5 ГПА-Ц-16ПМ с двигателем ПС-90ГП-2, на КЦ – 3 установлено 6 ГПА-Ц-16/76, а на КЦ – 4-6 по 5 ГПА-Ц-16/76, которые состоят из двигателя авиационного типа НК-16СТ и центробежного нагнетателя НЦ-16-76. Система охлаждения технологического газа предназначена для охлаждения технологического газа после ГПА. На КЦ – 1 установлено шестнадцать аппаратов воздушного охлаждения японской фирмы “STEEL WORKS LTD”. На КЦ – 4 - 6 установлено по четырнадцать аппаратов воздушного охлаждения 2 АВГ-75, а на КЦ – 2-3 по шестнадцать. Блок подготовки топливного, пускового и импульсного газа предназначен для подачи очищенного, подогретого и сухого газа, используемого для следующих нужд: – Как пусковой газ для главных турбин; – Как топливный газ для главных турбин; – Как пусковой и топливный газ для аварийных турбин; – Как топливный газ для подогревателей узла подготовки; – Как аварийный газ для приводов клапанов аварийного останова; – Как силовой газ для клапанов с пневматическим приводом; – Как газовое топливо для местных потребителей. Система маслоснабжения КЦ обеспечивает прием, хранение, и контроль расхода турбинного масла, очистку отработанного масла, подачу турбинного масла к агрегатам, аварийный слив и перелив масла из маслобаков ГПА. Склад горюче смазочных материалов предназначен для хранения и выдачи горюче смазочных материалов. Компрессорная “сжатого” воздуха предназначена для подачи сжатого воздуха на собственные нужды КЦ. Система регенерации масла предназначена для очистки и восстановления первичных свойств отработанного масла ГПА.[12] 1.2.2 Организационная структура ЛПУ МГ В целях эффективного управления производством, существует необходимость создания чёткой организационной структуры, способной рационально построить труд работающих. Руководители, специалисты и другие служащие формируют аппарат управления ЛПУМГ, количество которого распределяется относительно принятой структуре управления и объёмом выполняемых функций в любом конкретном случае. Объем выполняемых функций регламентируется в положениях о подразделениях (службах, хозяйствах, группах и т.п.) и должностных инструкциях служащих, утверждаемых руководством ЛПУМГ. ЛПУМГ возглавляет начальник, который подчиняется первому руководителю вышестоящего предприятия. Данная типовая структура определяет состав и подчиненность подразделений и служб ЛПУ, их связь и взаимодействие в общей системе управления производством. В состав КС входит ряд служб необходимых для успешного функционирования станции, такие как: газокомпрессорная служба (ГКС), служба электроснабжения и релейной защиты (ЭСиРЗ), автотранспортный цех (АТЦ), служба защиты от коррозии (ЗОК), линейно-эксплуатационная служба (ЛЭС), диспетчерская служба. 2 Специальная Часть 2.1 Технологическая схема компрессорного цеха №2 и его работа Технологическая обвязка компрессорного цеха предназначена для: приема на КЦ технологического газа из магистрального газопровода; очистки технологического газа от механических примесей и капельной влаги в пылеуловителях; распределение потоков для последующего сжатия и регулирования схемы загрузки ГПА; охлаждение 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. По технологической схеме КЦ газ из магистрального газопровода с условным диаметром 1400 мм через Северный охранный кран №1819-2 поступает на узел подключения КЦ к магистральному газопроводу. Этот кран предназначен для автоматического отключения магистрального газопровода от КЦ в случае возникновения каких-либо аварийных ситуаций на узле подключения, в технологической обвязке компрессорного цеха или обвязке ГПА. После Северного охранного крана, газ поступает к входному крану №7, также расположенному на узле подключения. Этот кран предназначен для автоматического отключения КЦ от магистрального газопровода. Входной кран имеет обводные краны, которые предназначены для заполнения газом всей системы технологической обвязки компрессорного цеха. Только после выравнивания давления в магистральном трубопроводе и технологических коммуникациях цеха с помощью обводных кранов производится открытие входного крана. Это делается во избежание газодинамического удара, который может возникнуть при его открытии без предварительного заполнения газом технологических коммуникаций компрессорного цеха. Сразу за входным краном по ходу газа установлен свечной кран. Он служит для стравливания газа в атмосферу из технологических коммуникаций компрессорного цеха, при производстве на них профилактический работ. Аналогичную роль он выполняет при возникновении аварийных ситуаций на КЦ. После газ поступает к установке очистки, в которой газ очищается от механических примесей и влаги. После очистки газ поступает во входной коллектор компрессорного цеха и распределяется по входным трубопроводам ГПА на вход центробежных нагнетателей. После сжатия в центробежных нагнетателях, газ поступает на установку охлаждения газа (АВО газа). После установки охлаждения газ через выходной шлейф поступает в магистральный газопровод. После АВО газа устанавливаются обратные клапаны, предназначенные для предотвращения обратного потока газа из газопровода. Этот поток газа может привести к обратной раскрутке центробежного нагнетателя и ротора силовой турбины, что в конечном итоге приведет к серьезной аварии на КЦ. Назначение выходного крана №8 и его обводных кранов, которые находятся на узле подключения КЦ, аналогично входному крану и его обводным кранам. На узле подключения КЦ между входным и выходным трубопроводом имеется перемычка. Назначение этой перемычки - производить транзитную подачу газа, минуя КЦ в период его отключения. На магистральном газопроводе, после КЦ, установлен и Южный охранный кран №1821-3, назначение которого такое же, как и Северного охранного крана №1819-2. 2.2 Характеристика основного и вспомогательного оборудования компрессорного цеха На компрессорном цехе №2 установлены 5 агрегатов ГПА-Ц-16ПМ. Схема работы агрегатов параллельная. Газотурбинный газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16ПМ состоит из центробежного нагнетателя НЦ-16/76-1,44 и газотурбинного привода ГТУ-16ПЦ, разработанного на базе высокоэффективного газогенератора современного авиадвигателя ПС-90ГП-2. Основные технические характеристики ГПА-Ц-16ПМ приведены в таблице 2.2.[7] Таблица 2.2 – Основные технические характеристики ГПА-Ц-16ПМ
Атмосферный воздух поступает в входную камеру ГПА, проходит через входное устройство ГТУ в осевом направлении и через входной корпус в компрессор двигателя. В компрессоре происходит повышение давления и температуры воздуха. Осевая скорость потока несколько уменьшается. Из компрессора воздух поступает в трубчато-кольцевую камеру сгорания, где за счет непрерывного сгорания топливного газа, подводимого через форсунки, температура смеси продуктов сгорания значительно возрастает. Часть воздуха в камере сгорания участвует в процессе горения, а часть идет на смешение с горячим газом, понижает их температуру до величины, обеспечивающей надежную работу деталей камеры сгорания и турбины. Скорость потока газа в камере сгорания, вследствие подвода тепла, увеличивается, а давление, из-за гидравлического сопротивления, несколько уменьшается. Из камеры сгорания поток горячего газа поступает последовательно в двухступенчатую турбину газогенератора и трехступенчатую свободную турбину. В турбинах потенциальная тепловая энергия выходящего из камеры сгорания потока горячего газа преобразуется последовательно в кинетическую энергию и механическую работу вращения ротора газогенератора и ротора свободной турбины и, через трансмиссию, ротора нагнетателя. Давление, температура газа и скорость потока газа в турбинах уменьшается. В основном, мощность турбины газогенератора расходуется на привод ротора газогенератора. Небольшая часть мощности турбины газогенератора расходуется на привод агрегатов, расположенных на коробке приводов. Мощность свободной турбины расходуется на привод нагнетателя. Далее из свободной турбины выхлопной газ поступает в выходное устройство ГТУ (улитку) и уходит в систему выхлопа ГПА. На ГТУ применена трансмиссионная схема, включающая две механически не связанные системы: 1) система роторов компрессора и турбины газогенератора (ротор ГГ); 2) система ротора свободной турбины с трансмиссией ГТУ (ротор СТ). Между роторами ГГ и СТ двигателя существует только газодинамическая связь. Для запуска и работы ГПА предусмотрен блок подготовки топливного, пускового газа (БТПГ). Узел подготовки газа на собственные нужды предназначен для подготовки топливного, пускового и импульсного газа. БТПГ работает в следующем режиме. Технологический газ, отбираемый из входного (Р = 52 кг/см²) или выходного (Р = 75 кг/см²) коллекторов, поступает на подогреватель ПТПГ – 30 или 1-й теплообменник. ПТПГ – 30 осуществляет автоматическое поддержание температуры от +40 С до +70 С. Включает в себя корпус, в который встроены пучок трубный, теплогенератор, камера разделительная. Корпус ПТПГ заполняется смесью диэтиленгликоля (70%) и дистиллированной воды (30%). Газ из магистрали поступает в один из двух отсеков камеры разделительной, а затем в двухходовой трубный пучок, где нагревается смесью ДЭГ. Нагретый газ возвращается во второй отсек разделительной камеры и поступает в БТПГ. Далее часть газа идет на блок очистки, после которого поступает на узел регулирования топливного газа, а часть поступает к адсорберу импульсного газа высокого давления. После редуцирования ТГ идет отбор газа к узлу редуцирования пускового газа и к адсорберу импульсного газа. В адсорберах происходит осушка ИГ, после чего он поступает в ресиверы высокого и низкого давлений. ТГ и ПГ поступает к агрегатам, а импульсный газ НД и ВД подходит на управление кранами. 2.3 Система очистки газа Природный газ, транспортируемый по газопроводам, содержит механические примеси, жидкую фазу, что снижает теплоту его сгорания и негативно влияет на проточную часть нагнетателя. Для очистки технологического газа от механических примесей и жидкой фазы на входе в КС установлены пылеуловители (ПУ) – шесть ПУ в каждом цехе. В зависимости от количества работающих ГПА в цехе в работу включают определенное число ПУ. Техническая характеристика: производительность - 20 млн. м³/сутки рабочее давление - 75 кгс/см² пробное давление - 94 кгс/см² номинальный объем - 25 м³ температура рабочей среды – 20 до +100 °С Пылеуловитель представляет аппарат цилиндрической формы со сферическими днищами и со встроенными циклонами. Аппарат состоит из следующих секций: секция ввода газа, секция очистки газа, секция сбора уловленной жидкости и механических примесей. Секция очистки газа состоит из пяти циклонов ЦН-15, закрепленных неподвижно на нижней решетке. В циклонных элементах, благодаря закручиванию потока газа в завихрителях, происходит очистка газа от механических примесей и жидкости. Отсепарированные в циклонных элементах механические примеси собираются в нижней части аппарата, откуда удаляются в подземную емкость. Для поддержания нормального режима работы аппарат снабжен штуцерами для манометров давления газа на входе и выходе. 2.4 Система охлаждения газа Аппарат воздушного охлаждения природного газа с коллекторами входа и выхода продукта предназначен для охлаждения газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Аппарат состоит из горизонтально расположенных секций коллекторного типа, собранных из оребренных биметаллических труб, которые обдуваются потоком воздуха, нагнетаемого снизу осевыми вентиляторами с приводами от тихоходных двигателей. Аппараты воздушного охлаждения общего назначения относятся к теплообменному оборудованию и предназначены для охлаждения газов и жидкостей, конденсирования паровых и парожидкостных средств в технологических процессах химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, нефтяной и газовой отраслей промышленности с давлением среды от 0.6 до 10 МПа (от 6 до 100 кгс/ см2) или под вакуумом с остаточным давлением не ниже 665Па, температурой не выше 4000С и вязкостью на выходе до 5*10-5 м/с2. Аппараты воздушного охлаждения относятся к теплообменным поверхностным аппаратам. Охлаждаемый технологический продукт движется внутри биметаллических оребренных труб, передавая через их стенки теплоту охлаждающему агенту. В качестве охлаждающего агента используется атмосферный воздух. Аппараты воздушного охлаждения изготавливаются с теплообменными секциями рабочим давлением от 0,6 до 10 МПа, от одноходовых до 8 – ходовых, 4-, 6- и 8 – рядными по расположению теплообменных труб в секциях. Материальное исполнение частей, соприкасающихся с рабочей средой, - углеродистые стали, коррозионностойкие стали, сплавы латуни. В качестве вентиляторов используются колеса диаметром 5м и частотой вращения 250 об/мин. С ручной регулировкой разворота лопастей на ступице. Мощность приводов вентиляторов – 37 кВт. Так, в частности, ОАО «УралХимМаш» осуществляет поставку аппаратов с вентиляторами из композитных материалов. По материалу исполнения деталей, соприкасающихся с обрабатываемым продуктом, АВО выпускаются из углеродистых сталей, коррозионностойких сталей 12Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т и сплавов латуни. Изготавливаются аппараты воздушного охлаждения следующих типов: АВГ – горизонтальные; АВЗ – зигзагообразные; АВМ – малопоточные; Блочные конструкции аппаратов; Аппараты с рецеркуляцией нагретого воздуха Основные технические характеристики 2АВГ-75 представлены в таблице 2.3. На рисунке 1 показан аппарат воздушного охлаждения 2АВГ-75.[2] Таблица 2.3- Технические характеристики 2АВГ-75
 Рисунок 1 - Аппарат воздушного охлаждения 2АВГ-75 2.5 Газотурбинная установка ГТУ-16П Газотурбинная установка ГТУ-16П разработана в рамках Комплексной программы "Урал-Газпром" по созданию ГПА и ГТЭС нового поколения па базе газотурбинной установки ГТУ-12П и предназначена для привода нагнетателя блочно-комплектного газоперекачивающего агрегата ГПА-16 "Урал" при новом строительстве, а ее модификации разработаны для реконструкции компрессорных цехов при замене приводов газоперекачивающих агрегатов типа ГТК-10, ГПА-Ц-16, ГПУ-16 и других с учетом конкретных условий реконструируемой ГКС. Отличия модификаций ГТУ определены условиями размещения и связаны с необходимостью введения вариантов подсоединительных мест ГТУ к ГПА. Газотурбинная установка ГТУ-16П представляет собой комплекс, включающий в себя газотурбинный двигатель ПС-90ГП-2 на подмоторной раме, трансмиссию с кожухами, входное устройство, шумотеплоизолирующий кожух, выходное устройство (улитку), агрегаты, трубопроводные и электрические коммуникации систем, шкаф для размещения агрегатов и датчиков топливной системы (ШТА). Основу конструкции ГТУ-16П формирует газотурбинный двигатель ПС-90ГП-2, который является модификацией двигателя ПС-90ГП-1. Основные отличия двигателя ПС-90ГП-2 от двигателя ПС-90ГП-1: дополнительная "нулевая" ступень компрессора с поворотным направляющим аппаратом; трехступенчатая свободная турбина (СТ). Двигатель ПС-90ГП-2 состоит из модуля газотурбинного одноконтурного газогенератора на раме, модуля свободной (силовой) турбины на раме, соединенных между собой, что позволяет производить индивидуальную поставку, а также замену двигателя в целом и указанных модулей в условиях эксплуатации. Собранный двигатель на подмоторной раме монтируется на раму ГПА. Модульность конструкции в сочетании с развитой системой контроля, диагностики и ремонтопригодности позволяет вести эксплуатацию ГТУ по техническому состоянию. Для проведения визуально-оптического контроля газовоздушного тракта двигателя на корпусах компрессора и турбины имеются специальные смотровые лючки. Доступны для осмотра также жаровые трубы камеры сгорания. Основные технические данные представлены в таблице 2.4.[7] Таблица 2.4 Основные технические данные ГТУ-16П
Продолжение таблицы 2.4
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||