5.6. Причины увеличения энергетических затрат на транспорт газа и пути их снижения

В настоящее время в связи с переходом к рыночной экономике и рос­том цен на электроэнергию доля электроприводных ГПА в общем объе­ме эксплуатируемых агрегатов в газовой промышленности уменьшает­ся, а доля газотурбинных ГПА несколько увеличивается, что приводит к увеличению затрат природного газа на его транспортировку.

Известно, что основное потребление природного газа на собствен­ные нужды КС приходится на топливный газ, используемый в качестве топлива в газотурбинной установке и составляющий примерно 8 -10 % общего объема транспортируемого газа. В связи с этим основная зада­ча снижения энергетических затрат на КС заключается прежде всего в экономии топливного газа на собственные нужды КС магистральных газопроводов.

Газотурбинные установки, используемые в качестве привода нагне­тателя природного газа, наиболее чувствительны к изменению техни­ческого состояния своих элементов по сравнению с другими типами теп­ловых двигателей. С ухудшением технического состояния ГТУ для обес­печения мощности, необходимой для транспорта одного и того же объе­ма газа, как правило, требуется увеличение расхода топливного газа. Основными источниками ухудшения технического состояния ГТУ явля-

ются:

• загрязнение проточной части осевого компрессора;

• увеличение радиальных зазоров в турбомашинах и в концевых уп­лотнениях;

• коробление и прогар жаровой трубы камеры сгорания и, как след­ствие, увеличение неравномерности температурного поля на входе в турбину;

• утечки воздуха в регенераторе.

Загрязнению проточной части компрессора подвержены практичес­ки все типы эксплуатируемых ГПА, причем разные типы ГТУ в одина­ковых условиях по интенсивности загрязнения имеют различное сниже­ние мощности. Например, агрегаты ГТК-25И и ГТК-10И, имеющие по­стоянную частоту вращения турбокомпрессора, наиболее чувствитель­ны к загрязнению проточной части компрессора. Практикой установле­но, что наибольшую эффективность восстановления параметров ГТУ имеет периодическая чистка компрессора через каждые 1-2 тысячи ча-

Глава 5 270 Показатель надежности, диагностика и снижение энергозатрат гпа 271

sk

Рис. 5.4. Характеристики агрегата ГТН-25-1: — = — на начало эксплуатации; — * — после наработки т =2400 ч

сов наработки, при этом удается восстановить до 80 % снижения мощ­ности ГТУ.

Увеличение радиальных зазоров в турбомашинах и концевых уп­лотнениях связано главным образом с несовершенством конструкции и повышенной чувствительностью к режимам пуска и остановки, то есть к резким изменениям температуры рабочего тела. В качестве примера на рис. 5.4 показаны характеристики ГПА ГТН-25-1, установленного на КС «Донское», снятые экспериментально в начале эксплуатации и после 2400 ч наработки. Как видно, за время эксплуатации произошло снижение практически всех показателей ГПА. Приведенная мощность ГТУ снизилась на ~ 4 МВт, КПД установки - на 0,5-0,6 % и т.д. После разборки агрегата было обнаружено, что основной причиной снижения мощности явилось увеличение радиальных зазоров в турбине низкого давления.

Опыт эксплуатации ГТУ регенеративного цикла с использованием пластинчатых регенераторов показал, что они являются дополнитель­ным источником потерь мощности из-за потери герметичности регене­раторов. Восстановление мощности ГТУ в этом случае практически невозможно из-за неремонтопригодности регенераторов в станцион­ных условиях.

В настоящее время в рамках модернизации ГПА производится заме­на пластинчатых регенераторов на трубчатые, имеющие степень реге­нерации (рнО,8. Преимущества конструкции трубчатых регенераторов заключаются в возможности свободного перемещения трубок с горячим теплоносителем относительно корпуса регенератора, что снимает тем­пературные напряжения в местах их крепления к трубным доскам, а сле­довательно, исключает их поломку. Кроме того, трубчатые регенерато­ры допускают возможность их ремонта в условиях КС, в частности, путем заварки и исключения из работы негерметичных трубок. Приме­рами трубчатых регенераторов могут служить: регенератор РВП-2400 Подольского машиностроительного завода, устанавливаемый на ГТ-750-6, и регенератор фирмы «Нуово-Пиньоне», используемый при реконструкции ГТК-25И.

К ухудшению технического состояния ГТУ приводят коробление и прогар жаровой трубы камеры сгорания, в результате чего увеличива­ется неравномерность температурного поля и, как следствие, снижение мощности ГТУ за счет дополнительного ограничения температуры газа перед турбиной высокого давления.

Причиной увеличения энергетических затрат, не являющейся след­ствием ухудшения технического состояния ГТУ, является подогрев воз­духа на входе осевого компрессора. Подогрев циклового воздуха про-

we

1080

^

.

*

/

/

x

1060

/

*

row

X

«ip

x'

1020

/

X

/

к

1000 . X

X

^

x.

/

13 •

980

л

/

/

/

960

/

'A

/

12 •

эчи ,

/

"-

t,n

^y

x

11 -

V

/

x

/>'

^

^*

птп„

10 -

X

у*

xx

x

Т9Д. 7200

с

X

tW

№ —

s

, x

7000

9 -

\

x

, '

6800

^

<+

^>

*s

6600

31

•V

>"

¥

^

^

*~

*

6400

31)

^

^

**

--

6200

2"

ne

^

*•*

- '

v^

^^.

***

LO

^

^^

^

**

27

x

x *

20

*/

N , кВт

епр'