10. Особенности эксплуатации газотурбинного привода насоса.

В настоящее время привод всех насосов нефтеперекачивающих станций отечественных магистральных нефтепроводов осуществляется исключительно электроприводом. Это обусловливается достаточно высокой надежностью самого электродвигателя, относительной простотой его конструкции, простотой обслуживания, отработанной технологией его ремонта, наличием разветвленной сети энергоснабжения и другими факторами.

В то же время ресурсы нефти в освоенных районах страны уменьшаются. Дефицит нефти в ближайшее время будет расти и встает задача освоения новых месторождений Восточной Сибири, Крайнего Севера, шельфов Ледовитого и Тихого океанов.

Одновременно возникают проблемы выработки электроэнергии для снабжения отраслей промышленности. Это связано с большими вложениями и длительностью строительства гидроэлектростанций, уменьшением доли энергии, вырабатываемой атомными электростанциями, дефицитом топлива для тепловых электростанций.

Существование сферы применения турбонасосных установок в нефтепроводном транспорте подтверждается объективными причинами и наличием потенциальных возможностей повышения его эффективности и надежности. Так практика сооружений магистральных нефтепроводов показывает, что одной из основных причин медленного ввода в эксплуатацию магистральных нефтепроводов является отставание строительства насосных станций и линий электропередач. Причем, период стадийного пуска нефтепровода на полную производительность, доходящий иногда до 6-8 лет, характеризуется неэкономичной работой насосно-силового оборудования и вызывает большие эксплуатационные затраты.

Особенно остро эти проблемы стоят при сооружении НПС в малоосвоенных районах, где они являются единственными крупными потребителями энергии.

Снижение эффективности до 10 % и более по КПД насоса имеет иногда место и после выхода нефтепровода на расчетный режим работы, из-за смены режимов перекачки.

Успешное решение указанных проблем возможно за счет создания блочных насосных установок с регулируемым по оборотам газотурбинным приводом.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации насосные установки с приводом от газотурбинного двигателя могут выполняться в блочном, транспортабельном исполнении и как стационарные установки. В первом случае они могут быть использованы в качестве временного насосно-силового оборудования для ускорения ввода в эксплуатацию нефтепроводов, в ремонтных, пиковых и аварийных ситуациях.

Газотурбинный двигатель наиболее подходит и для привода высокооборотных магистральных нефтяных насосов, так как создание надежного регулируемого электропривода с частотой вращения ротора более 50 об/с требует решения многих специфических вопросов, усложняет конструкцию установки, увеличивает габариты и массу, уменьшает надежность.

Из различных типов газотурбинных двигателей, применяемых в качестве силового привода насосов и компрессоров магистральных трубопроводов за рубежом, наибольшее распространение получили ГТД со свободной силовой турбиной, созданные на базе авиационных двигателей, темпы развития и совершенствования которых очень высоки и опережают темпы развития энергетического газотурбостроения.

Насосные установки на базе ГТД мобильны, требуют малых капитальных затрат, легки в монтаже, имеют высокий коэффициент готовности, делают возможным осуществление блочно-комплектных поставок турбонасосных агрегатов.

Широкие возможности у газотурбинного привода открываются при его использовании для привода полнонапорных высокооборотных насосов, соединенных на НПС по параллельной схеме. В этом случае достигается наибольшая компактность, уменьшаются размеры и масса нефтяного насоса и трубопроводной обвязки, появляется возможность дальнейшего совершенствования блочно-комплектного изготовления установки в состоянии полной заводской готовности, сокращаются строительно-монтажные работы на НПС. Количество типоразмеров насосов и газовых турбин существенно сократится, достигается унификация вспомогательного оборудования.

Параллельная схема насосов способствует повышению надежности насосных агрегатов и эксплуатации нефтепровода, проложенного в горной местности, увеличивает эффективность регулирования режима работы трубопровода.

В отечественном нефтепроводном транспорте газотурбинные насосные установки ПГНУ-2 успешно использовались для увеличения производительности нефтепровода Салават- Орск.

Эффективность их применения признана и для перекачки нефти по нефтепроводу Тенгиз-Новороссийск.

Основным недостатком ГТД, эксплуатируемых на магистральных трубопроводах, является сравнительно низкая экономичность. Но возможность применения дешевых сортов топлива, включая нефть и мазут, и использование тепла отработанных газов может скомпенсировать этот недостаток.

Кроме того, при использовании газотурбинного привода химическая энергия топлива переходит непосредственно в механическую работу на валу двигателя, в то время как при электроприводе значительные потери, доходящие до 10 % и более, возникают при передаче энергии к потребителю. Необходимо также учесть, что свыше 80 % электроэнергии в нашей стране вырабатывается на тепловых электростанциях, КПД которых редко превышает 40 %, и их роль в энергетике будет еще долгое время оставаться определяющей.

Из газотурбинных двигателей, выпускаемых в настоящее время, наиболее подходят двигатели авиационной и судовой промышленности.

Для агрегирования с газовой турбиной наиболее целесообразно использовать высокооборотный насос (п = 5000-*-+6000 об/мин), обеспечивающий одним агрегатом создание напора, необходимого для перекачки. Параллельное соединение таких насосов может обеспечить широкий диапазон объемов перекачки, что позволит значительно сократить число типо-раз-меров насосного оборудования для магистральных нефтепроводов. Существующее поле рабочих режимов магистральных нефтепроводов перекрывается двумя типоразмерами полнонапорных высокооборотных насосов производительностью 1250 и 2500 м3/ч. Напор, развиваемый насосами, равен 500-710 м.

В конструкции турбонасосной установки могут быть использованы выпускаемые промышленностью блоки и узлы газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом.

Эксплуатация газотурбинных насосных установок возможна на открытом воздухе, при температурах -50 °С до +50 °С и относительной влажности от 60 % до 90 %.

Режим работы турбонасосной установки — круглосуточный, в течение ресурса без остановки и без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Топливом для газотурбинного двигателя может служить: нефтяной газ, авиационный керосин и дизельное топливо, а также "широкая фракция" нефти или подготовленная нефть.

Турбонасосная установка состоит из:

o турбонасосного блок-бокса;

o воздушно-очистительного устройства с шумоглушением;

o всасывающей камеры с контейнером автоматики;

o маслоохладителей;

o выхлопного устройства с шумоглушением.