Модернизация ГПА-Ц-16 компрессорной станции Медногорск ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург. ПЗ ДР Скориков. Введение Технологическая часть
 Скачать 1.49 Mb.
|
|
1.4 Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-8Б Газоперекачивающие агрегаты компрессорных цехов предназначены для бесперебойного обеспечения транспорта газа в соответствии с плановой производительностью газопровода при безаварийной работе ГПА с максимальной экономичностью. Агрегат ГПА-Ц-8Б предназначен для транспортирования природного газа по магистральным газопроводам при рабочем давлении от 5,2 и до 7,5 МПа.[5] Газоперекачивающий агрегат полностью автоматизирован, устанавливается в индивидуальном контейнере и может эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от минус 55 до плюс 45 °С. Общий вид ГПА-Ц-8Б показан на рисунке 2.  1 – воздухоочистительное устройство; 2 – блок маслоохладителей; 3 – выхлопное устройство; 4 – блок нагнетателя; 5 – блок двигателя; 6 – блок автоматики; 7 – камера всасывания. Рисунок 2 – Общий вид агрегата ГПА-Ц-8Б 1.4.1 Характеристика двигателя НК-14СТ Стационарный газотурбинный двигатель НК-14СТ предназначенный для привода нагнетателей газоперекачивающих агрегатов ГПА компрессорных станций. В качестве топлива используется природный газ. [5] Двигатель НК-14СТ выполнен по трёхвальной схеме со свободой силовой турбиной и состоит из следующих основных узлов: - передней опоры с воздухозаборником и ВНА, - осевого пятнадцати ступенчатого компрессора, - кольцевой камеры сгорания с картером турбины, - осевой турбины газогенератора (2 ступени), - осевой свободной силовой турбины (2 ступени), - опоры турбины. Двигатель НК-14СТ является турбовальным газотурбинным двигателем, предназначенным для привода нагнетателей газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов большой протяженности. Двигатель НК-14СТ обладает автоматическим запуском, при котором раскрутка ротора обеспечивается воздушным стартером, для привода которого используется газ, транспортируемый по газопроводу. При запуске стартер раскручивает ротор газогенератора, а от него через соответствующие приводы вращение передается на агрегаты топливной и масляной систем, а также агрегаты управления механизации компрессора в соответствии с кинематической схемой приводов двигателя. Двигатель состоит из двух основных частей: газогенератора и свободной (силовой) турбины, включающих в себя узловые элементы: переднюю опору, осевой пятнадцатиступенчатый компрессор, камеру сгорания кольцевого типа, двухступенчатую реактивную турбину, промежуточную опору (заднюю опору газогенератора), двухступенчатую силовую турбину, опору свободной (силовой) турбины, коробки приводов агрегатов двигателя, масляные насосы, обслуживающие двигатель и ГПА.[5] Кроме того, двигатель имеет агрегаты питания топливом, агрегаты системы смазки, агрегаты регулирования и управления двигателем, агрегаты запуска двигателя, агрегаты параметрического контроля и защит, предупреждающие возникновение аварийных ситуаций. Согласно газодинамической схеме двигателя, воздух из атмосферы через входное очистительное устройство (ВОУ) газоперекачивающего агрегата и входной канал передней опоры поступает на вход в компрессор, проходит через регулируемый входной направляющий аппарат компрессора, сжимается в осевом компрессоре и поступает в кольцевую камеру сгорания. В камере сгорания воздушный поток делится на два: первичный поток составляет 25 % и вторичный поток составляет 75 %. Воздух первичного потока, перемешиваясь с топливным газом, поступающим через форсунки, участвует в процессе горения. Воздух вторичного потока, охлаждая стенки камеры сгорания, постоянно подмешивается к продуктам сгорания для получения необходимой температуры газа перед турбиной. Часть вторичного воздуха используется для охлаждения турбин компрессора. Процесс сгорания идет при практически постоянном давлении в камере. Падение давления за счет гидравлических потерь в конце камеры сгорания составляет не более 3% от полного давления за компрессором. Воспламенение смеси топливного газа и воздуха при запуске двигателя происходит от двух воспламенителей, состоящих из пусковой форсунки и запальной свечи. Продукты сгорания, имеющие высокую температуру и давление при выходе из камеры сгорания, обладают большой потенциальной энергией. Продукты сгорания из камеры поступают последовательно на две ступени турбины газогенератора и две ступени свободной турбины, где потенциальная энергия преобразуется в механическую работу на валу. [5] Мощность, потребляемая компрессором и агрегатами, соответствует мощности, развиваемой двухступенчатой турбиной газогенератора. Избыток потенциальной энергии газа преобразуется в работу с помощью свободной турбины и передается на вал для привода центробежного нагнетателя газоперекачивающего агрегата. За турбиной продукты сгорания выпускаются в атмосферу через выходную улитку ГПА. Система запуска двигателя включает в себя воздушный стартер ВС-12, катушки зажигания, воспламенители со свечами, центробежный выключатель стартера и системы зажигания, электромагнитный клапан пускового топливного газа, электромагнитные клапаны дозатора управления. Топливная система предназначена для автоматического питания двигателя топливом на всех режимах работы и включает в себя системы низкого и высокого давлений, а также пусковую систему. В топливную систему входят: стопорный клапан, дозатор управления ДУС-3 МС, кольцевой топливный коллектор, двенадцать рабочих форсунок, электромагнитный клапан пускового топлива, две пусковые форсунки. 1.5 Назначение и применение ГПА-Ц-16АЛ на базе ГТД АЛ–31СТ Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16АЛ, мощностью 16 МВт с приводом от конвертированного авиационного двигателя АЛ–31СТ (слайд 2), предназначен для обеспечения транспорта природного газа по магистральному газопроводу с рабочим давлением 7,45 МПа.[6] ГПА-Ц-16АЛ используется для реконструкции компрессорных станций магистральных газопроводов ОАО «Газпром», оснащенных газоперекачивающими агрегатами старых модификаций. Реконструкция агрегата производится посредством установки вместо действующей газотурбинной установки на существующие фундаменты: конверсированного авиационного газотурбинного двигателя АЛ–31СТ с защитным кожухом и технологическим оборудованием, обеспечивающим его работу; в существующий корпус нагнетателя сменной проточной части; входного тракта с системой очистки циклового воздуха, шумоглушением и противообледенительной системой; выхлопного тракта с шумоглушением и утилизатором тепла выхлопных газов. 1.5.1 Двигатель АЛ-31СТ Газотурбинный двигатель АЛ-31СТ показан на рисунке 3 и слайде 4-6, разработан ОАО НПО «Сатурн» НТЦ им. А. Люльки по техническому заданию ОАО «Газпром» на базе авиационного двигателя АЛ-31Ф, устанавливаемого на самолетах СУ-27. [6] Газотурбинный двигатель АЛ-31СТ предназначен для привода нагнетателя в газоперекачивающих агрегатах мощностью 16 МВт, а также для замены двигателей на более экономичные и экологически чистые при проведении реновации, модернизации и реконструкции действующих газоперекачивающих агрегатов. Двигатель АЛ-31СТ имеет следующие основные показатели: эффективный КПД в условиях ISO без потерь давления на всасывании и выхлопе – 37%, при этом мощность на выходном валу – 16800 КВт; эффективный КПД в станционных условиях при сопротивлении воз-духозаборной системы 150 мм.вод.ст. и сопротивлении выхлопного устройства 200 мм. вод. ст. – 36%, при этом мощность на выходном валу – 16000 КВт; безвозвратные потери масла – 0,32 кг/час; уровень выбросов вредных веществ: оксидов азота не более – 150 мг/м3; оксидов углерода не более – 300 мг/м3; ресурс до первого капитального ремонта – 25000 час; назначенный ресурс – 75000 час; время работы между текущими регламентами 3000 час; время на проведение регламентного обслуживания – 6 час. Газотурбинный двигатель АЛ-31СТ применяется: для привода нагнетателя в составе газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16Л, производства СМНПО им. Фрунзе. г.Сумы, Украина. Газоперекачивающий агрегат успешно прошёл приемочные испытания и рекомендован для изготовления промышленной партии; для замены двигателя НК-16СТ в агрегате ГПА-Ц-16; для привода нагнетателя в составе газоперекачивающего агрегата «Урал-16», производства НПО «Искра», г.Пермь. Разработан проект и техническая документация по установке двигателя в ГПА; для привода нагнетателя в составе ГПА «Нева-16»; для привода нагнетателя в составе ГПА «Волга-16», разработки АО «НИИтурбокомпрессор» г.Казань. Разработан проект и техническая документация по установке двигателя в агрегат; газогенератор двигателя (без силовой турбины) используется в качестве привода в составе газоперекачивающего агрегата PJT-21S изготовления фирмы Nuovo Pignone, Италия; для проведения реконструкции газоперекачивающих агрегатов ГТК-10 по проекту ГПА-16Р «Уфа» разработки ОАО «УМПО» г.Уфа; для привода электрогенератора в составе блочно-модульной энергетической установки.  Рисунок 3 – Газотурбинный привод АЛ–31СТ для ГПА-Ц-16АЛ 1.5.2 Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16АЛ В соответствии с рядом совместных документов ПАО «Газпром», ПАО НПО «Сатурн» НТЦ им. А. Люльки, ПАО «УМПО» и с целью скорейшей реализации в газовой промышленности высоких технико-экономических показателей двигателя АЛ-31СТ, реализации достижений науки, техники и передового опыта, ОАО «УМПО» разработан двигатель АЛ-31СТ, предназначенный для проведения реконструкции КС, оснащенных ГПА-Ц-16 см. рисунок 4, 5. ПАО «УМПО» имеет лицензии на право проектирования, изготовления, монтажа и пусконаладки, ремонта и техобслуживания газоперекачивающих агрегатов. Кроме того, проведен проверочный аудит системы качества действующей в объединении и по его результатам получен сертификат соответствия требованиям ISO 9001 в области производства двигателей для газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок. Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16АЛ предназначен для обеспечения транспорта природного газа по магистральным газопроводам с рабочим давлением 7,45 МПа.[6] При разработке ГПА-Ц-16АЛ закладывалось выполнение следующих основных требований к проведению реконструкции: повышение экономичности; полная заводская готовность; ремонтопригодность, пожаровзрывобезопасность; высокий уровень автоматизации; экологическая безопасность оборудования КС; сокращение материальных ресурсов при эксплуатации; пригодность конструкции к дальнейшей модернизации в течение всего срока серийного производства; возможность использования отдельных узлов и блоков для проведения модернизации и реконструкции других типов ГПА; повышение эффективности и облегчение работы оператора. Целью разработки является создание ГПА номинальной мощностью 16 МВт для замены находящихся в эксплуатации ГПА-Ц-16 (НК-16СТ) при проведении реконструкции КС МГ. Реконструкция агрегата производится посредством установки вместо действующей газотурбинной установки на существующие фундаменты: газотурбинного двигателя АЛ-31СТ с защитным кожухом и вспомогательным оборудованием; входного тракта с системой очистки циклового воздуха, шумоглушителем и противообледенительной системой; выхлопного тракта с шумоглушением, выхлопной трубой и утилизатором тепла выхлопных газов; установкой в существующий корпус нагнетателя сменной проточной части. В комплект поставки агрегата входит система автоматического управления на базе МСКУ-5000, с помощью которой осуществляется автоматический пуск, работа под нагрузкой, защита, контроль, сигнализация, нормальная аварийная и экстренная остановка, сбор, обработка и представление необходимой информации, противопомпажная защита и регулирование нагнетателя. Монтаж ГПА осуществляется при существующих в компрессорном цехе габаритах проемов с применением универсальных грузоподъемных средств и инструмента, за исключением операций по центровке двигателя. Двигатель устанавливается в специальный защитный кожух при помощи существующего в машзале КС грузоподъемного оборудования. Существующая ось расположения газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16 (НК-16СТ): 5,6 м сохранена.[6] С целью обеспечения загрузки двигателя до мощности 16 МВт произведена доработка нагнетателя путем замены его проточной части. С целью экономии капитальных вложений максимально сохранено существующее оборудование газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16. Класс использования ГПА – базовый, по ГОСТ 28775-90.  1 – КВОУ; 2 – тракт всасывания от КВОУ до приемной камеры; 3 – приемная камера; 4 – входное устройство; 5 – двигатель АЛ-31СТ; 6 – газоотвод(улитка отвода выхлопных газоотвод); 7 – защитный кожух; 8 – тракт выхлопной; 9 – теплоутилизатор; 10 – труба выхлопная; 11 – муфта; 12 – нагнетатель со сменной проточной частью; 13 – система подачи уплотнительного воздуха в стыковую часть нагнетателя; 14 – АВОМ двигателя; 15 – АВОМ нагнетателя; 16 – система охлаждения двигателя; 17 – блок бокс САУ ГПА; 18 – система смазки нагнетателя; 19 – система смазки двигателя; 20 – переходная рама на опорные конструкции ГПА-Ц-16; Рисунок 4 – Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16АЛ  1 – двигатель АЛ-31СТ; 2 – входное устройство; 3 – газоотвод; 4 – камера всасывания; 5 – муфта; 6 – клиновое устройство; 7 – рама двигателя; 8 – защитный кожух; 9 – элементы системы углекислотного пожаротушения; 10 – элементы освещения Рисунок 5 – Газотурбинная установка АЛ-31СТ ГПА-Ц-16АЛ 1.5.3 Основные технические характеристики ГПА-Ц-16АЛ Основные технические характеристики ГПА-Ц-16АЛ приведены в таблице 3. Талица 3 – Технические характеристики ГПА-Ц-16АЛ
Талица 4 – Сравнение показателей ГПА-Ц-16 и ГПА-Ц-16АЛ
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||