Современные методы повышения работы КС. Лиза. 1 изучить нормативнотехническую документацию по теме
 Скачать 0.65 Mb.
|
1 2  ВВЕДЕНИЕ Транспортировка газа это одна из важнейших частей газовой отрасли Российской Федерации. С помощью этой отрасли газ может использоваться на многие километры от места его добычи. Современные газотранспортные предприятия представляют собой сложные комплексы технологических объектов, рассредоточенных на больших площадях, размеры которых достигают десятков и сотен квадратных километров. Для организации работы всей системы и реализации этого технически сложного и важного процесса были разработаны множественные устройства и оборудования, позволившие ускорить процесс транспортировки, повышать и поддерживать давления, проводить очистку и осушку больших объемов перекачиваемого газа. В частности, один из таких – газоперекачивающий агрегат, без которого невозможно осуществить сам процесс транспортировки газа. На сегодняшний день существует множество газоперекачивающих агрегатов различной мощности, конструктивного исполнения, КПД. Однако разработка конструктивных изменений в существующие агрегаты и создание новых типов ГПА не стоит на месте. Повышение эксплуатационных свойств газоперекачивающих агрегатов – одно из важнейших направлений их разработки. Однако не стоит ограничиваться только эксплуатацией этого вопроса. Экологический ущерб от аварийного простоя агрегата также очень велик. Нарушение герметичности агрегата приводит к значительным потерям транспортируемых продуктов, а также простою потребителя во время поломки. Ликвидация дефектов и повреждений при неправильной эксплуатации газоперекачивающего агрегата вызывает большие затраты в связи с остановками перекачки и большим объемом ремонтных работ. Цель: изучение и рассмотрение современных методов повышения энергоэффективности работы компрессорной станции. Задачи: 1) изучить нормативно-техническую документацию по теме; 2) определить принцип действия и конструкцию компрессорной станции; 3) рассмотреть эксплуатации и методы повышения энергоэффективности газоперекачивающих агрегатов на КС. 4) определить технические и конструктивные характеристики ГПА 5) проанализировать мероприятия по охране труда, и технике безопасности, и пожарной безопасности при эксплуатации оборудования компрессорного цеха; 6) установить мероприятия по охране окружающей среды; 7) выполнить необходимые расчеты. 1 Технологическая часть Назначение компрессорной станции, ее типы При движении газа по трубопроводу происходит потеря давления из-за разного гидравлического сопротивления по длине газопровода. Падение давления вызывает снижение пропускной способности газопровода. Одновременно понижается температура транспортируемого газа, главным образом, из-за передачи теплоты от газа через стенку трубопровода в почву и атмосферу. Для поддержания заданного расхода транспортируемого газа путем повышения давления через определенные расстояния вдоль трассы газопровода, как отмечалось выше, устанавливаются компрессорные станции. Перепад давления на участке между КС определяет степень повышения давления в газоперекачивающих агрегатах. Давление газа в газопроводе в конце участка равно давлению на входе в газоперекачивающий агрегат, а давление в начале участка равно давлению на выходе из АВО газа. Компрессорная станция неотъемлемая и составная часть магистрального газопровода, обеспечивающая транспорт газа с помощью энергетического оборудования, установленного на КС. Она служит управляющим элементом в комплексе сооружений, входящих в магистральный газопровод. Именно параметрами работы КС определяется режим работы газопровода. Наличие КС позволяет регулировать режим работы газопровода при колебаниях потребления газа, максимально используя при этом аккумулирующую способность газопровода. На магистральных газопроводах различают три основных типа КС: головные, линейные и дожимные. На КС осуществляются следующие основные технологические процессы: - очистка транспортируемого газа от механических примесей и жидкости; - сжатие газа в центробежных нагнетателях или в поршневых машинах; - охлаждение газа после сжатия в специальных охладительных устройствах; - измерение и контроль технологических параметров; - управление режимом работы газопровода путем корректировки технологического режима работы компрессорного цеха. В состав КС входят следующие основные устройства и сооружения: - узел подключения КС к магистральному газопроводу с запорной арматурой и установкой для запуска и приема очистного поршня; - технологические газовые коммуникации с запорной арматурой; - установка очистки и осушки технологического газа, состоящая из пылеуловителей и фильтр-сепараторов; - газоперекачивающие агрегаты, составляющие компрессорный цех; - установка охлаждения газа после его компримирования; - системы топливного, пускового, импульсного газа и газа собственных нужд; - система электроснабжения; - система автоматического управления; - система связи; - система хранения, подготовки, и раздачи горюче-смазочных материалов; - система производственно-хозяйственного и пожарного водоснабжения и канализации; - склад для хранения материалов и оборудования; - ремонтно-эксплуатационные и служебно-эксплуатационные помещения; - главный щит управления. Головные компрессорные станции (ГКС) устанавливаются непосредственно после газового месторождения и предназначены они для поддержания необходимого давления технологического газа для его дальнейшего транспорта по магистральным газопроводам, когда в результате разработки газового месторождения пластовое давление в нём снижается. Характерной особенностью ГКС является высокая степень сжатия на станции, обеспечиваемая последовательной работой нескольких газоперекачиваемых агрегатов (ГПА). На ГКС предъявляются повышенные требования к качеству подготовки технологического газа - очистке от механических примесей, осушке от газового конденсата и влаги, а так же удаления, при их наличии, побочных продуктов: сероводорода, углекислоты и т.д. Линейные компрессорные станции устанавливаются на магистральных газопроводах, как правило, через 100-150 км. Назначением КС является компримирование поступающего на станцию природного газа, с давления входа до давления выхода, обусловленных проектными данными, для обеспечения постоянного и заданного расхода газа по магистральному газопроводу. Крупные магистральные газопроводы строятся в основном на давления Р=5.5 и 7.5 МПа. Дожимные компрессорные станции (ДКС) устанавливаются на подземных хранилищах газа (ПХГ). Назначением ДКС является подача газа в подземное хранилище газа от магистрального газопровода и отбор природного газа из подземного хранилища (как правило, в зимний период времени) для последующей подачи его в магистральный газопровод или непосредственно потребителям газа. ДКС строятся также и на газовом месторождении при падении пластового давления ниже давления в магистральном трубопроводе. Отличительной особенностью ДКС от линейных КС является высокая степень сжатия 24, улучшенная подготовка технологического газа (осушители, сепараторы, пылеуловители), поступающего из подземного хранилища, с целью его очистки от механических примесей и влаги, выносимой с газом. Оборудование и обвязка компрессорных станций приспособлены к переменному режиму работы газопровода. количество газа, перекачиваемого через КС, регулируется включением и отключением работающих газоперекачивающих агрегатов, изменением частоты вращения силовой турбины ГПА с газотурбинным приводом и т.п. Однако во всех случаях стремятся к тому, чтобы необходимое количество газа перекачать меньшим числом агрегатов, что приводит, естественно, к меньшему расходу топливного газа на нужды перекачки и, как следствие к увеличению подачи товарного газа по газопроводу. Регулирование пропускной способности газопровода отключением работы отдельных КС при расчетной производительности газопровода обычно не практикуется из-за перерасхода энергозатрат на компримирование газа при такой схеме работы. И только в тех случаях, когда подача газа по газопроводу заметно снижается, сравнительно с плановой (например, летом), отдельные КС могут быть временно остановлены. Все ранее сказанное свидетельствует о том, что транспорт газа на большие расстояния представляет собой весьма сложную техническую задачу, от решения которой во многом зависит развитие газовой промышленности и экономики страны в целом. 1.2 Основное 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. 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. 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. Так, достаточно большое количество КС в Европейской части России оборудовано электроприводом. Однако большинство КС в России (и практически на всей территории бывшего Советского Союза), с учетом их удаленности от линий электропередач, оборудуют ГПА, состоящими из центробежных нагнетателей с приводом от ГТУ. Компрессорные станции выполняют свою главную функцию - компримирование газа - благодаря согласованному взаимодействию различного оборудования, размещенного на территории КС. Данное оборудование в соответствии с его ролью в технологическом процессе подразделяется на две группы: - основное технологическое оборудование; - оборудование подсобно-вспомогательного назначения. Основное технологическое оборудование выполняет, работу по непосредственному транспорту газа. К нему относятся устройства очистки газа от механических примесей перед компримированием газового потока, газоперекачивающие агрегаты и установки охлаждения газа. Перечисленное оборудование сосредоточено на соответствующих узлах - на узлах очистки, компримирования и охлаждения газа. Узел компримирования чаще именуется компрессорным цехом (КЦ). К основному оборудованию КС относятся: 1. Газоперекачивающие агрегаты и газомотокомпрессоры. Газомотокомпрессоры ГМК используются на МГ с производительностью до 10 (15) млн м3/сут и широкого применения не находят.Газоперекачивающие агрегаты ГПА подразделяются по типу привода и по количеству ступеней сжатия газа.По типу привода ГПА делятся на ГПА с газотурбинным приводом (ГТУ) и ГПА с электродвигателем (СТД). ГПА с ГТУ в свою очередь подразделяются на промышленные ГТУ. Авиационные ГТУ и судовые ГТУ. Единичная мощность ГПА находится в пределах 4-25 МВт, КПД 27 (старые) -36 (новые) %.По количеству ступеней сжатия ГПА делятся на неполнонапорные и полнонапорные. ГПА с неполнонапорными нагнетателями устанавливают в две (три) ступени сжатия, поскольку они имеют небольшую степень сжатия (1.25-1.35). Полнонапорные ЦБН имеют большую степень сжатия (1.5-1.7), которая позволяет устанавливать их в одну ступень. ГМК имеет степень сжатия более 2, ГПА 1.2-1.7. 2. Пылеуловители (циклонные и масляные) и фильтры-сепараторы Фильтры-сепараторы устанавливают на КС по технико-экономическому обоснованию. В основном очистку производят в одну ступень в циклоныых пылеуловителях (на КС с ГМК– масляные ПУ). Основной элемент циклонного ПУ – циклон. Принцип работы – газ закручивается в циклоне и более тяжелые частицы и вода под действием гравитационных силы оседают на стенках и стекают в шламосборник. В промышленности используются две марки ПУ: ГП-106 и ГП-144. Эффективность очистки газа в ПУ 95%. ПУ устанавливаются параллельно. 3. Аппараты воздушного охлаждения АВО и станции охлаждения (на ММГ) Станции охлаждения ставятся на МГ, проходящих по ММГ и охлаждают газ до отрицательных температур. В основе работы лежит принцип холодильной машины. Обычно газ охлаждается в АВО. АВО включают в себя следующие основные узлы и агрегаты: секции оребренных труб различной длины (3-12 м),. Вентиляторы с электроприводом, диффузоры и жалюзи для регулировки производительности воздуха, несущие конструкции. Все применяемые АВО характеризуются коэффициентом оребрения j=7.8-21. Марки АВО: АВГ, АВЗ, «Крезо-Луар», Ничмен», «Хадсон». АВО разделяются по числу секций (вентиляторов) на одно и двух секционные; по количеству ходов газа на одно и двух ходовые. Запорная арматура трубопроводов КС представлена полнопроходными шаровыми кранами, обратными клапанами поворотного типа. Шаровые краны имеют гидропневмопривод с роторным или кулисным механизмом. Движущей силой является импульсный газ из газопровода (проходит спец. Подготовку). К вспомогательному оборудованию КС относятся устройства, обеспечивающие работу основного оборудования. Это блок подготовки пускового, топливного и импульсного газа. Топливный газ подается в камеру сгорания ГТУ с нужным давлением, очищенный от примесей и подогретый до нужной температуры. Импульсный газ проходит очистку, осушку и хранится в специальном ресивере. Под установкой охлаждения технологического газа подразумевается комплекс (несколько ниток, при котором, как и на любом объекте присутствует рабочая и несколько резервных ниток) аппаратов воздушного охлаждения (АВО); принцип работы которых заключается в следующем: по трубам движется достаточно нагретый после компримирования природный газ, в аппарате присутствует межтрубное пространство, в которое прокачивается воздух – он нагнетается вентилятором, тем самым происходит охлаждение газа. В зимний период аппараты воздушного охлаждения подвержены гораздо меньшим нагрузкам вследствие низкой температуры атмосферного воздуха. По способу подачи охлаждаемого воздуха АВО классифицируют на нагнетательные (вентилятор здесь расположен ниже теплообменных секций) и вытяжные (вентилятор располагается выше теплообменных секций). Следует отметить, что в целях повышения эффективности охлаждения АВО необходимо очищать теплообменные секции не реже, чем 2 раза в год тремя способами: паром, водой (тогда операция будет называться промывка секций) и сжатым воздухом. Кроме того, на КС может иметься система утилизации тепла выхлопных газов. Тепло используется в основном для теплоснабжения станции, ни возможны различные варианты использования. Установка подготовки пускового и топливного газа, а также установка подготовки импульсного газа совместно образуют блок подготовки топливного пускового и импульсного газа (БПТПИГ). Подготовка импульсного газа включает в себя очистку, осушку и аккумуляцию газа и осуществляется в отдельном блоке. Отбор на данный блок на любой компрессорной станции осуществляется с трёх точек: после выхода от пылеуловителей, перед входом на аппараты воздушного охлаждения; а также до и после шарового крана № 20. На КС имеется т.ж. энергоподстанция с трансформатором, склад масла с насосной станцией и другие вспомогательные объекты. Оборудование подсобно-вспомогательного назначения включает в себя многообразные технические средства, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу основных объектов КС. В эту вторую группу оборудования входят: -узел подготовки газа топливного, пускового, импульсного и газа собственных нужд; -средства связи; -трансформаторная подстанция; -котельная или установка утилизации тепла выхлопных газов турбопривода КС; -средства водоснабжения и т. п. При подразделении оборудования компрессорных станций по степени его значимости особое место отводится газоперекачивающим агрегатам (ГПА). Они выделяются в отдельную градацию - основное оборудование КС. Газоперекачивающие агрегаты состоят из компрессорных машин и их привода. ГПА размещаются в компрессорных цехах, которые могут иметь различное инженерно-строительное исполнение (см. раздел 1). На современных КС в основном встречается три типа газоперекачивающих агрегатов: -газомотокоморессоры; -турбоприводные ГПА; -электроприводные ГПА. Каждый тип перекачивающих агрегатов имеет свою область рационального применения, обусловленную в первую очередь спецификой входящих в них компрессорных машин и двигателей. Топливный, пусковой и импульсный газОтбор топливного и пускового газа в системы производится из четырех точек: до и после крана № 20, со всасывающего коллектора после блока пылеуловителей и с нагнетательного коллектора до АВО. При нормальной работе КС используется, как правило, отбор со всасывающего коллектора, остальные отборы – резервные. Подготовка топливного и пускового газа. Газ, пройдя сепараторы высокого давления (С-1), где происходит отделение влаги и твердых частиц, поступает к подогревателям газа (ПГ-1) и далее в блок подготовки топливного и пускового (БТПГ) газа, где происходит дополнительная очистка в фильтрах и редуцирование до необходимого давления: топливный до 2,5 ± 0,2МПа, пусковой до 0,3 – 0,45 МПа. Обратите внимание После БТПГ топливный газ поступает в сепараторы низкого давления (С-2), где происходит окончательная очистка, и далее в коллектор топливного газа, из которого отбирается на агрегаты при открытии крана № 12. Пусковой газ после БТПГ поступает в коллектор пускового газа, из которого отбирается на агрегаты при открытии крана № 11. Импульсный газ служит для управления кранами, находящимися на КС, отбирается из коммуникации топливного газа после сепараторов высокого давления (С-1) и поступает в блок адсорберов, где производится его осушка. После адсорберов газ направляется в коллектор импульсного газа. Маслохозяйство компрессорной станцииМаслохозяйство КС с агрегатами ГПА-Ц-16 служит для обеспечения маслом двигателя НК-16СТ и нагнетателя состоит из индивидуальных агрегатных систем смазки и уплотнения, комплектуемых заводом – изготовителем, и станционной системы приготовления, подачи, очистки, учета и хранения масла (склад масел с насосной) . Система маслопроводов КС обеспечивает подачу чистого масла в маслобаки нагнетателя и двигателя каждого агрегата, прием и подачу загрязненного масла в специальную емкость из маслобаков ГПА с последующей его очисткой в маслоочистительной машине, перекачку масла из емкости в емкость. Рекомендуемые марки масел для системы смазки ГПА: Т-22 ГОСТ 9972-74 или МК-8П ГОСТ 6457-66, или МС-6П ГОСТ 38.01163-78 или ВНИИНП 50-1-4Ф ГОСТ 13076-67. Смесь масел не допускается. Электроснабжение компрессорных станцийДля КС с агрегатами ГПА-Ц-16 используется переменный ток напряжением 380В(50 Гц), 220В(50 Гц), постоянный ток напряжением 220 и 27В. Переменный ток напряжением 380В используется для питания электродвигателей пусковых насосов смазки и уплотнения нагнетателя, электродвигателей вентиляторов маслоохладителей двигателя и нагнетателя, вентиляторов ВОУ, отсеков двигателя, нагнетателя и блока маслоагрегатов, питания электронагревателей и электроприводов ряда других механизмов ГПА. Переменный ток напряжением 220В используется для блоков питания устройств системы автоматического управления ГПА (системы А 705-15-09) и освещения. Постоянный ток 220В используется для питания системы управления общестанционными кранами и кранами обвязки ГПА (в зависимости от типа узла управления кранами обвязки ГПА может использоваться и постоянное напряжение 27В). Постоянный ток 27В используется для питания механизмов и цепей управления, контроля и защиты двигателя НК-16 СТ. Электроснабжение компрессорной станции переменным током напряжением 380 и 220В осуществляется от линий электропередачи энергосистем и их районных подстанций. Источником постоянного тока на КС с ГПА-Ц-16 являются аккумуляторные батареи и выпрямительные установки. 1.3 Показатели работы компрессорной станции Центробежные компрессоры с газотурбинным приводом являются основой нефтегазовой промышленности. Для активизации усилий по сокращению выбросов парниковых газов одним из наиболее перспективных направлений является повышение операционной эффективности. Эта статья посвящена оценке оптимизации эффективности оборудования и повышения операционной эффективности компрессорных станций на примере как отдельных ее компонентов, так и всей системы станции в целом. Природный газ является важным источником энергии для будущего. Изобилие природного газа в сочетании с его экологичностью и многочисленными применениями во всех секторах означает, что природный газ будет продолжать играть все более важную роль в удовлетворении спроса на энергию во многих странах. В то время как краткосрочные факторы могут существенно повлиять на спрос природного газа, именно долгосрочные факторы спроса отражают основные тенденции использования природного газа в будущем. Для анализа тех факторов, которые влияют на долгосрочный спрос на природный газ, наиболее полезно изучить спрос на природный газ по секторам. Три наиболее важных сектора: жилищный и коммерческий спрос, промышленный спрос и спрос на электроэнергию. Компрессорные станции играют решающую роль в газовой промышленности. Они считаются одним из самых важных активов в значительно большом количестве систем транспорта газа по всему миру. Обратим внимание, что компрессорная станция может состоять из нескольких компрессорных агрегатов, соединенных последовательно или параллельно. 1.4 Особенности эксплуатации ГПА с различными видами приводов Задача газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях — повышение давления голубого топлива до заданной величины. Для транспортировки газа по магистральным газопроводам применяют ГПА с газотурбинными авиационными и судовыми, а также электрическими двигателями. Наиболее распространённым приводом является газотурбинный. Рабочий процесс газотурбинных агрегатов осуществляется в несколько этапов. Перекачиваемый газ по газопроводу через всасывающий трубопровод ГПА поступает в центробежный нагнетатель. Здесь происходит компримирование газа, и его подача в нагнетательный коллектор компрессорной станции. Приводом механизма сжатия газа как раз является газотурбинный двигатель, использующий в качестве топлива очищенный и приведенный к рабочему давлению перекачиваемый газ. Очищенный атмосферный воздух поступает на вход газотурбинного двигателя, снабженного традиционными техническими средствами подготовки и сжигания топливовоздушной смеси. Продукты сгорания, имеющие высокую температуру и давление и, следовательно, обладающие большой энергией, формируют газовый поток, энергия которого, в конечном итоге, преобразуется в механическую работу. Именно она и используется для приведения в действие центробежного нагнетателя. При движении газового потока через проточную часть газотурбинного двигателя уменьшается его энергия, и снижаются температура и давление. После этого отработанный газ через выхлопную систему выходит в атмосферу. Конструкция агрегатов и уровень их автоматизации обеспечивают работоспособность ГПА без постоянного присутствия персонала. Агрегаты могут работать в климатических зонах с температурой окружающего воздуха от — 55 до + 45 градусов по Цельсию. Основные элементы газоперекачивающего оборудования — это нагнетатель природного газа (компрессор) и его привод, всасывающее и выхлопное устройства, маслосистема, топливовоздушные коммуникации, автоматика и вспомогательное оборудование. КлассификациюГПА осложняет многообразие конструкций установок. Однако их можно сгруппировать по функциональному признаку, принципу действия и типу привода. Функциональный признак определяет область применения агрегатов — на головных, линейных или дожимных компрессорных станциях. Принцип действия ГПА — объемный или динамический — важен при определении производительности КС. По типу привода агрегатыподразделяются на установки с использованием авиационных, электрических и судовых двигателей. Вид привода ГПА определяется пропускной способностью газопровода. Для станций подземного хранения газа, где требуются большие степени сжатия и малые расходы, используются ГМК, а также некоторые типы газотурбинных агрегатов, которые могут обеспечивать заданные степени сжатия. Для газопроводов с большой пропускной способностью наиболее эффективное применение находят центробежные нагнетатели с приводом от газотурбинных установок или электродвигателей. К первой группе относятся ГПА с приводом центробежного нагнетателя от газовой турбины; ко второй агрегаты с приводом от электродвигателя и к третьей группе агрегаты с приводом от поршневых двигателей внутреннего сгорания, использующих в качестве топлива природный газ. К агрегатам первой группы основного вида привода компрессорных станций относятся: стационарные, авиационные и судовые газотурбинные установки. К стационарным газотурбинным установкам относятся ГПА специально сконструированные для использования на компрессорных станциях магистральных газопроводов. К авиаприводным газотурбинным установкам относятся ГПА, приводом которых служит газовая турбина авиационного типа, специально реконструированная для использования на компрессорных станциях. К судовым газотурбинным агрегатам относятся ГПА, где в качестве привода используется модернизированная газовая турбина судового типа. КС с приводом от электродвигателей строились в основном на газопроводах, проходивших через развитые промышленные и центральные районы страны, имеющие резерв электроэнергии. По сравнению с другими типами приводов основные преимущества электроприводных ГПА заключаются в следующем: – высокая надежность, которая, правда, в значительной степени зависит от внешних источников питания (энергосистем); – минимальные затраты на капитальный ремонт; – большой моторесурс узлов и деталей ГПА; – простота автоматизации и управления; К недостаткам данного привода следует отнести прежде всего слабую приспособленность ГПА к переменным режимам работы газопровода из-за постоянной частоты вращения ротора электродвигателя, а также рост стоимости электроэнергии, который резко повышает эксплуатационные затраты и делает их в настоящий момент несоизмеримыми с затратами газотурбинных агрегатов. В состав электроприводных ГПА входит следующее основное оборудование: синхронный электродвигатель; редуктор (мультипликатор); нагнетатель. Ротор нагнетателя приводится во вращение электродвигателем через повышающий редуктор (мультипликатор). Конструкция нагнетателя и редуктора позволяет производить пуск и остановку агрегата с заполненным контуром нагнетателя при начальном рабочем давлении газа. Важнейшим элементом электроприводных ГПА является редуктор. На всех типах электроприводных ГПА применяются повышающие редукторы-мультипликаторы. Установка повышающего редуктора связана с необходимостью получения максимального КПД нагнетателя в силу того, что в стране пока не производятся электродвигатели с частотой вращения, оптимальной для нагнетателя. Наличие повышающего редуктора ведет к определенному снижению КПД агрегата, но при этом резко увеличивается КПД самого нагнетателя. Редуктор предназначен для передачи крутящего момента от приводного двигателя к нагнетателю. Зубчатая передача редуктора представляет собой одноступенчатый ускоритель горизонтального типа с передаточным числом Компрессорные станции с приводом от электродвигателей строились в основном на газопроводах, проходивших через развитые промышленные и центральные районы страны, имеющие резерв электроэнергии. По сравнению с другими типами приводов основные преимущества электроприводных ГПА заключаются в следующем: - высокая надежность, которая, в значительной степени зависит от внешних источников питания (энергосистем); - высокие энергетические (КПД, коэффициент мощности) и регулировочные характеристки электропривода; - минимальные затраты на капитальный ремонт; - большой моторесурс узлов и деталей ГПА; - простота автоматизации и управления; - экологическая чистота; - пожаробезопасностъ. К недостаткам данного привода следует отнести прежде всего слабую приспособленность ГПА к переменным режимам работы газопровода из-за постоянной частоты вращения ротора электродвигателя, а также рост стоимости электроэнергии, который резко повышает эксплуатационные затраты и делает их в настоящий момент несоизмеримыми с затратами газотурбинных агрегатов. Большинство ЭГПА не имеют возможности регулирования скорости (нерегулируемые). Компрессорные станции с центробежными нагнетателями достаточно разнообразны по своим технологическим схемам. Объясняется это, главным образом, широким перечнем типоразмеров ГПА, используемых на подобных станциях – здесь могут быть агрегаты с полнонапорными или неполнонапорными нагнетателями, с электродвигателями либо с газотурбинными установками различного исполнения. В сочетании с различными вариантами дополнительных функций, возлагаемых на КС, перечисленное порождает достаточное число разновидностей технологических схем КС с центробежными нагнетателями. Однако в большинстве случаев эти схемы не имеют между собой существенных различий и сводятся, по сути, к одному типовому виду. Наибольшее распространение имеют газотурбинные КС с приводом ЦН от стационарных ГТУ или конвертированных транспортных газотурбинных двигателей (ГТД). На КС нашли применение стационарные ГТУ с регенерацией теплоты, стационарные ГТУ без регенерации теплоты; конвертированные авиационные и судовые ГТД; комбинированные ГТУ, состоящие из авиационного газогенератора и стационарной силовой турбины. Для ГТУ которые начали выпускаться в 60-е годы, были приняты следующие обозначения: ГТ-700-4, ГТ-750-6, ГТ-500-5 (ГТ - газовая турбина, 700, 750, 500 - температура газа перед входом в ТВД, °С; 4,6,5 - мощность ГТУ, МВт). Для ГПА со стационарными газовыми турбинами мощностью 10,16 и 25 тыс. кВт: ГТК-10, ГТН-16, ГТН-25 (ГТ - газовая турбина, К - для привода компрессора, Н - привода нагнетателя). ГТК-10-3, ГТК-10-4 (вторые цифры - номер модификации). Для ГПА с приводом от авиационных газовых турбин принято обозначать: ГПА-Ц-63 и ГПА-Ц-16 (цифры - мощность газовых турбин МВт). Для ГПА с приводом от судовых газовых турбин принято обозначать: ГПУ-10 (ГПУ - газоперекачивающая установка, цифра - мощность газовой турбины МВт). Преимущества: низкая стоимость установленного киловатта при компактности агрегата; высокая быстроходность; простота регулирования нагрузки за счет переменной частоты вращения; способность заметно увеличивать располагаемую мощность в холодные времена года; простая автоматизация обслуживания. Недостатки: умеренная экономичность старых и некоторых выпускаемых ГТУ; потребность в организации снабжения запасными частями для узлов; ограниченный срок службы; трудоемкость ремонт. 1.5 Методы повышения эффективности работы компрессорных станций Во время запуска двигатель компрессора преодолевает состояние покоя движущихся компонентов и разницу давления в пневмосети. Как и самих разновидностей компрессоров существует несколько способов облегченного пуска двигателей. Все они предназначены для снижения пусковых токов, величина которых влияет как на сечение питающих энергокабелей и пускателей, так и на срок эксплуатации самого агрегата. Эти способы следующие: Плавный пуск компрессора. Ранее мы писали о том, что такое VSD-технология и когда применение компрессоров VSD имеет смысл. Пусковой ток компрессоров с плавным запуском на 30% меньше, чем у агрегатов со стандартным пуском. Компрессоры с VSD-технологией позволяют экономить на электроэнергии до 35% и на расходе масла. Запуск агрегатов осуществляется при полном давлении в пневмосети, что исключает затраты и время на разгрузку системы. Запуск компрессора с частичным включением обмотки. Способ применяем на поршневых компрессорах большой мощности. Схема «Звезда-Треугольник». При запуске компрессора двигатель стартует на подключение обмоток по схеме «Звезда», а спустя несколько секунд схема переключается на «Треугольник». Пуск режима «Звезда-Треугольник» чаще всего задействуют для трехфазных двигателей мощностью от 5,5 кВт. Данная схема позволяет снизить пусковой ток до трех раз по отношению к прямому пуску. Схема «Звезда-Треугольник» с плавным переключением. При переключении схемы на «Треугольник» выполняется незначительный скачок пускового тока. Запуск с байпасом. В винтовых агрегатах байпас является частью системы управления производительностью. Во время старта управляющий золотник находится в режиме минимальной нагрузки, и агрегат запускается на 10-20% max скорости. Байпассная линия в поршневых аппаратах расположена между всасыванием и нагнетанием. Открывается она с помощью клапана при запуске двигателя. Плавный запуск обеспечивает воздушной системе: Возможность использования силовых кабелей меньшего диаметра. Снижение нагрузки на питающую сеть компании. Длительный срок эксплуатации компрессора и других компонентов пневмосети. Исключает удары и перегрузки в воздушной системе. Снижение пускового тока в 2-3 раза. Экономию эксплуатационных затрат. Старт и остановку двигателя, коммутационной аппаратуры на нулевом напряжении, что многократно увеличивает их ресурс. Глубокое дросселирование – это режим работы компрессорного аппарата, при котором дроссельная заслонка и задвижка нагнетания полностью закрыты, а помпажный клапан открыт. При запуске компрессора поступление воздушного потока выполняется через зазоры дроссельной заслонки. В момент, когда в агрегат поступает минимальный объем воздуха, а пульсация (помпаж) еще не происходит, нагрузка на компрессор значительно уменьшается по сравнению со штатным режимом холостого хода. Режим глубокого дросселирования дает следующие преимущества: Облегчает пуск компрессора и снижает нагрузку на рабочие колеса. Снижает потери ресурсов на каждый цикл запуск/остановка с 50 до 15 часов. Дает экономию на режиме холостого хода 5-60% на один аппарат. Снижает расходы при водяном или воздушном охлаждении компрессора. 1.6 Анализ опасных и вредных факторов, воздействующих на организм человека при эксплуатации оборудования компрессорной станции Опасные и вредные производственные факторы – это целый комплекс негативных производственных условий труда, которые при постоянном воздействии на человека, могут послужить причиной травмы либо другого непредвиденного ухудшения самочувствия и здоровья, в некоторых случаях смерти. Опасные и вредные производственные факторы делятся на следующие категории: - физические; - химические; - биологические; - психофизиологические. В ходе эксплуатации работники, эксплуатирующие объекты МГ, могут быть подвержены воздействию опасных и вредных производственных факторов, таких как: - движущиеся части машин и механизмов; - производственный шум и вибрация, высокое давление газа или воздуха в системе, высокое напряжение электрического тока; - загазованность воздушной среды природным газом, газовым конденсатом, парами метанола, одоранта, сварочными аэрозолями и др.; - метанол (метиловый спирт), антифриз, сорбенты, кислоты (соляная, серная и др.). (Щелочи едкий натрий – каустическая сода, едкий калий и др.); - неблагоприятные метеорологические условия – температура (низкая или высокая), влажность воздуха, скорость движения воздуха (сквозняки), высокое тепловое излучение; - источники гамма- и нейтронного излучения (радиоактивные); - поражение электрическим током; - другие. При работе с вредными веществами (метанол, одорант, ртуть, радиоактивные изотопы и т.д.) работники соблюдают требования инструкций по их применению. Применение на объектах МГ вредных или опасных веществ без наличия паспортов, методик контроля и инструкций по их применению запрещено. Контроль воздуха рабочей зоны осуществляют по разработанной в филиале ЭО инструкции. Приказом по филиалу ЭО назначают лицо, ответственное за организацию контроля воздуха рабочей зоны. Во время эксплуатации компрессорной станции основными выбросами являются: - продукты сгорания (оксиды азота, оксиды углерода, природный газ) через выхлопные трубы газоперекачивающих агрегатов сгорания (оксиды азота, оксиды углерода) через дымовые трубы котельных и огневых нагревательных установок - выбросы периодического действия; - природный газ в технологических установках (пуск и останов газоперекачивающих агрегатов, продувка и стравливание газа из аппаратов и коммуникаций) - технологически залповые выбросы. При эксплуатации оборудования, установленного на газопроводе, могут происходить выбросы газов, оказывающих вредное воздействие на организм человека. Природные и сжиженные углеводородные газы относятся к веществам IV класса опасности (вещества малоопасные), не оказывают токсикологического действия на организм человека, но при концентрациях, снижающих содержание кислорода в атмосфере до 15 - 16%, вызывают удушье. Для исключения негативных последствий необходимо принимать следующие меры предосторожности: а) использовать средства защиты от загазованности при производстве работ на газопроводе; б) не допускать курение, искрообразование, применение открытого пламени при производстве работ. При ведении производственного процесса существует опасность поражения электрическим током. Безопасное и эффективное использование электрооборудования может иметь место только в том случае, если оно правильно эксплуатируется и правильно обслуживается: а) монтаж и ремонт оборудования должен производиться только подготовленными и квалифицированными специалистами, согласно соответствующим электротехническим правилам и нормам; б) перед началом работ оборудование должно быть отключено, заземлено; в) не допускается прикосновение к деталям оборудования и соединительным кабелям, находящимся под напряжением; г) при тушении пожаров, связанных с электрооборудованием, необходимо использовать только огнетушители классов ВС или АВС. Физические факторы: шум, вибрация, повышенная или пониженная влажность воздуха рабочей зоны, повышенная или пониженная температура поверхности оборудования, движущиеся машины и механизмы (кран-балки). Шум и вибрация создается при работе компрессоров, а также при работе охладителей газа и масла (АВМ и АВГ). Они также передаются при движении кран-балки, расположенной под перекрытием компрессорного цеха, по подкрановым путям. Поверхность оборудования в результате работы нагревается, отсюда повышается температура окружающего воздуха в цехе. На объекте в результате не плотностей газового оборудования или в результате аварийных ситуаций может возникнуть опасность загазованности, как компрессорного цеха, так и других помещений. При компримировании легкосжижаемых газов (NH3, CI2, SO2, CO2 и др.) возможно образование капель сжиженного газа, которые инициируют гидравлические удары, что вызывает эрозию и разрушение поршня и головки поршневого компрессора. При компримировании горючих газов, кроме указанных выше опасностей, при разгерметизации ступеней компрессора и нагнетательных трубопроводов возможно образование взрывоопасных газовоздушных смесей в объёме помещения, где размещается машина, что приводит к взрыву и разрушению не только компрессорной установки, но и помещения (здания). При компримировании токсических веществ вышеуказанные неисправности в работе компрессорной установки могут привести к массовым отравлениям обслуживающего персонала и населения, т.к. концентрации этих веществ в воздухе могут превышать соответствующие ПДК. Все эти факторы оказывают большое влияние на здоровье, самочувствие и работоспособность человека. Химические факторы: на выбранном объекте к химически вредным факторам относятся - природный и нефтяной газ, оказывающий удушающее воздействие на организм человека; компрессорное масло, пары которого через дыхательные пути проникают в организм, оказывая канцерогенное воздействие. Анализ возможности возникновения чрезвычайных ситуаций: • повышенная температура воздуха, оборудования и т.д.; • открытый огонь, искры; • ударная волна; • шаговое напряжение; • обрушение и повреждение оборудования, конструкций зданий, коммуникаций, установок. Причиной пожаров и взрывов на выбранном объекте могут быть: • нарушение правил пожарной безопасности; • нарушение герметичности установленного оборудования и трубопроводов; • утечки газа; • разрывы трубопроводов; • пробои фланцевых соединений: • нарушение правил эксплуатации электроустановок. Неблагоприятные производственные факторы по результирующему воздействию на организм человека подразделяют на: 1 2 |