Основное и вспомогательное оборудование КС

КС на магистральных газопроводов предназначены для компримирования (сжатия газа) и придания ему, таким образом, упругой энергии, за счет которой газ движется по трубопроводу и преодолевает его сопротивление. Энергии, передаваемой КС газу, недостаточно для продвижения его до конца магистрали. Поэтому по пути движения газа энергия его периодически возобновляется на КС, расположенных по трассе г/пр через 100–200 км. Необходимое кол-во КС и его расстановка их трассе производится на основе гидравлического расчета магистрали.

В целом КС классифицируются по след признакам:

1) по расположению по трассе;

2) по типу компрессорных машин;

3) по типу привода компрессорных машин.

По расположению по трассе:

- головные КС (ГКС);

- промежуточные КС;

- дожимные КС (ДКС).

ГКС располагаются в голове магистрали и служат для приема газа с промыслов и подачи его в магистраль. На ГКС помимо компримирования газа может проводиться подготовка газа к транспорту на дальние расстояния. В частности его очистка, сепарация, осушка, очистка от сероводорода и CO₂, а также одоризация.

Промежуточная КС осуществляет только компримирование газа, но на всех КС обязательно осуществляются такие операции, как очистка газа от механических примесей на входе КС и охлаждение газа после его компримирования. Очистка газа производится с помощью пылеуловителей (при одноступенчатой очистке) и с помощью пылеуловителей и фильтров-сепараторов (при 2-х ступенчатой очистке).

По типу используемых компрессорных машин: станции с поршневыми компрессорами; станции с центробежными нагнетателями (ЦБН), которые в свою очередь делятся на: КС с полнонапорными нагнетателями и КС с неполнонапорными нагнетателями.

По типу привода компрессорных машин КС бывают: станции с поршневыми газовыми двигателями; с приводом от ГТУ; с приводом от электродвигателей.

По количеству ступеней сжатия КС бывают с одно-, 2-х и 3-хступенчатым сжатием.

Обычно поршневые компрессоры приводятся поршневыми газовыми двигателями, которые с компрессорами образуют единый агрегат – газомотокомпрессор (ГМК). Газомотокомпрессоры ГМК используются на магистральных газопроводах с производительностью до 10 (15) млн м³/сут и широкого применения не находят. ГМК имеет степень сжатия более 2.

ЦБН приводятся либо ГТУ, либо электродвигателем с применением (или без) редуктора. Если нагнетатель имеет невысокую степень сжатия (1,25 – 1,35) они называются неполнонапорными, т.к. они не способны создать полный напор (полную степень сжатия) требуемой от КС в целом. Нагнетатели с достаточно высокой степенью сжатия (1,5 – 1,7) называют полнонапорными. В качестве турбопривода нагнетателей используется 4 разновидности ГТУ: стационарные ГТУ, ГТУ на основе авиационных двигателей, ГТУ на базе судовых двигателей, ГТУ импортной поставки. Единичная мощность ГПА находится в пределах 4-25 МВт.

Достоинства ГПА с турбоприводом:

1. отсутствие необходимости в доставке энергоносителя;

2. наличие экономичного способа регулирования режима работы ГПА изменением частоты оборотов ротора нагнетателя.

Недостатки:

1. низкий кпд (16–32%), менее 30% в большинстве случаев;

2. мощные системы смазки и охлаждения.

В качестве электропривода для нагнетателя используются синхронные электродвигатели марок СТД-4000, СТД-10000, СТД-12500.

Достоинства электродвигателей:

1. более высокий кпд (95%) чем у ГТУ;

2. меньшая пожароопасность;

3. лучшая податливость автоматизации;

4. упрощает технологическую схему КС;

5. меньшая площадь застройки КС;

6. независимость мощностей двигателей (при нормальной работе вспомогательных систем) от температуры окружающей среды в отличие от ГТУ.

Недостатки:

1. отсутствие экономичных способов регулирования режимов работы ГПА;

2. более высокая стоимость энергоносителя – электричества;

3. необходимость сооружения дорогостоящих ЛЭП и электрических подстанций не менее чем от 2-х независимых источников электроэнергии.

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.

 

 

где 1–циклонная головка;

2–вертикальный цилиндрический корпус.

При сжатии газа в нагнетателе происходит его нагрев, что влечет за собой ряд негативных моментов: может вызвать чрезмерное напряжение термического характера в трубопроводе; может привести к разрушению антикоррозионной изоляции трубы; нагрев газа может привести к растеплению многолетнемерзлых (и вечномерзлых) грунтов через которые проходит трасса газопровода.

Кроме того, транспорт газа с повышенной температурой не экономичен. Все это привело к необходимости охлаждения газа после его компримирования. На КС охлаждение проводят с помощью аппаратов воздушного охлаждения (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.

Кроме того, на КС может иметься система утилизации тепла выхлопных газов. Тепло используется в основном для теплоснабжения станции, ни возможны различные варианты использования.

На КС имеется также энергоподстанция с трансформатором, склад масла с насосной станцией и другие вспомогательные объекты.

 

Технологические схемы КС.

Технологическая схема КС с центробежными нагнетателями.

Рассмотрим технологическую схему КС с неполнонапорными нагнетателями. КС подключается к магистрали посредством узла подключения, в который входят камеры приема и пуска скребка. Далее газ проходит через узел очистки газа, состоящий из циклонных пылеуловителей. Далее в компрессорном цехе газ компримируется и подается на узел охлаждения (оборудуется АВО). От узла охлаждения газ поступает в магистраль.

Все краны на КС номерные, т.е. краны одинакового назначения на всех КС имеют один и тот же номер. Краны составляют две группы: общестанционные; краны обвязки нагнетателей. К общестанционным кранам относят краны узла подключения к магистрали - №19, 20, 21; краны крановых узлов - №7,8; также краны общестанционного кольца - №36, 36р.

Краны №19 и 21 – охранные, они располагаются на трассе на некотором удалении от КС. Нормальное положение их открытое, они перекрываются при аварии на КС. Кран №20 – секущий. При работе КС закрыт. Данный кран как и все краны на трассе газопровода имеет свечу, через которую производится сброс газа из соответствующего участка при необходимости. Краны №7, 8 имеют обводные линии, на которых расположены краны и дроссели. Обводные линии служат для выравнивания давления по обе стороны кранов №7, 8 перед их открытием. Обводные линии сделаны малого диаметра и расположенные на их краны легко открываются. Дроссели на этих линиях служат для сглаживания удара, который происходит при открытии кранов на обводных линиях. При работе КС краны №7, 8 открыты, при остановке закрыты. Свечные краны №17, 18 служат для сброса газа из коммуникаций КС (например, при остановке КС). Перед краном №8 обязательно расположен обратный клапан, с его помощью предотвращается обратный ток газа и соответственно обратная раскрутка роторов ГПА, опасная для их конструкции. Краны №36, 36р располагаются на общестанционном кольце (называемом большим кольцом) и представляет собой систему перепуска газа с выхода КЦ на его вход. Кран №36 служит для регулирования режимов работы ГПА методом перепуска (также им пользуются при пусках и остановках КС в целом и отдельных ГПА). Кран №36 также является противопомпажным. Дроссель Д предназначен для предотвращения перегрузки ГПА по мощности на перепускном трубопроводе КС, установленный последовательно с блоком кранов №36 и 36р. Прикрывая дроссель Д, добиваются условия: Nе≤Ne^Р, т.е. чтобы потребляемая мощность нагнетателя не превышала располагаемую.

В качестве примера технологическая схема КЦ одной группы нагнетателя выглядит следующим образом.

Краны технологической обвязки: 1 – вход газа; 2 – выход газа; 3 и 3бис – служат для пуска ГПА (образуют малое кольцо или пусковой контур); 4 – служит для заполнения контура ЦБН; 5 – свечной кран (стравливание контура ЦБН).

Технологическая схема КС с газомотокомпрессорами (ГМК).

ПУ – пылеуловители (масляные или циклонные); СО – сероочистка; УПГ – узел подготовки газа собственных нужд: газа импульсного ГИ и топливного ГТ; МУ – маслоуловитель; УО – узел охлаждения газа; УОС – узел осушки газа; 1 – одоризатор газа; 2 – узел учета газа.

ГМК имеют в своем составе поршневые компрессоры с высокой степенью сжатия, следовательно на КС КМК соединяются только параллельно. Поршневые компрессоры являются объемными машинами, поэтому способны создавать весьма высокие давления, которые могут разрушить и компрессор и прилегающие к нему трубопроводы, поэтому на выходе каждого ГМК ставится предохранительный клапан.