Глава 2. Подбор основного оборудования компрессорного цеха

К основному оборудованию КС относятся компрессорные машины (КМ) и проводящие их двигатели. Для транспорта газа применяются в основном центробежные нагнетатели и поршневые компрессоры – газомотокомпрессоры (ГМК). Каждый тип компрессорных машин имеет свою область рационального применения.

При производительности КС млн. м³/сут., что более 15 млн. м³/сут., нагнетатели экономичнее ГМК, следовательно, в качестве типа компрессорных машин принимаем центробежные нагнетатели.

Далее определяем оптимальный вариант КС, то есть определяем оптимальную марку ГПА, число и схему соединения машин данной марки на КС, количество ступеней сжатия. Для этого из множества КМ требуемого типа предварительно выбираем 3÷4 машины, отличающихся подачей и степенью сжатия (или давлением нагнетания). К рассмотрению принимаются машины, число которых на КС будет находиться в пределах 2÷6 – для нагнетателей. Кроме того, подбираемые машины в расчетном режиме работы не должны иметь политропический КПД ниже 0,8.

В качестве привода на КС обычно применяются поршневые газовые двигатели, газовые турбины, электродвигатели. Центробежные нагнетатели могут приводиться электродвигателями и газотурбинными установками. При удаленности КС от надежных источников электроэнергии менее чем на 50 км выгоднее применять электропривод, при удаленности более 300 км – газотурбинный привод. Для применения электропривода центробежных нагнетателей независимых источников электроэнергии должно быть как минимум 2. Вблизи проектируемой КС находится 1 источник электроэнергии, удаленный от станции на расстояние l₁=28 км. Как видно, выгоднее применять электропривод.

При производительности КС более 15 млн. м³/сут для каждой марки предварительно выбранного нагнетателя рассматривается 2 варианта КС – с одноступенчатым сжатием и с двухступенчатым сжатием (для полнонапорных нагнетателей рассматривается 1 вариант – с одноступенчатым сжатием).

Для каждого варианта и подварианта КС определяется число резервных машин, степень сжатия КС ε и удаленные приведенные расходы на станции с учетом типа привода С_к. На основе значений ε и С_к рассчитывается комплекс:

. (2.1)

Окончательно принимаем тот вариант (подвариант) КС, которому отвечает наименьшее значение комплекса (2.1)

Число резервных машин выбираем по табл. 20 [4].

На основании всего выше сказанного предварительно по приложению 16 [2] выбираем следующие ГПА: ГТК-10 И, Коббера-182, СТД-4000, ГТК-5, ГТ-700-4 и ТПА-Ц-6,3.

Из предварительного анализа следует, что ГПА типов ГТ-700-4 и ГПА-Ц-6,3 можно сразу отбросить, так как они имеют сравнительно низкий КПД.

ГПА ГТК-10 И и Коббера-182 полнонапорные, следовательно, рассматриваем только одноступенчатое стажие; ГПА СТД-4000 и ГТК-5 неполнапорные, следовательно рассматриваем одно- и двухступенчатое сжатие.

Данные по количеству принятых ГПА приведены в табл. 1.

Таблица 1

Тип привода		Газотурбинный привод			Электропривод
Тип ГПА		ГТК-10 И	Коббера-182	ГТК-5	СТД-400
Тип ЦБН		RLC-802/24	RF 2BB-30	260-13-2	280-11-1
Подача, млн. м3сут		17,2	21,8	14	13
Суммарная подача, млн. м3/сут		17,2·4=68,8	21,8·3=65,4	14·5=70	13·5=65
1 ступень сжатия	Рабочие	4	3	5	5
	Резервные	2	2	2	2
2 степени сжатия	Рабочие	-	-	10	10
	Резервные	-	-	-	-

Из первоначального анализа количества рабочих и резервных ГПА отпадают варианты двухступенчатого сжатия для СТД-4000 и ГТК-5, так как количество рабочих агрегатов выходит за допустимый интервал 2÷6.

Приведенные затраты на КС рассчитываются по формуле (2.2):

, тыс. руб./год; (2.2)

где Э – эксплуатационные затраты на станции, тыс. руб./год;

К – капиталовложения в КС, тыс. руб.;

Е – отраслевой коэффициент, обратный сроку окупаемости и равный для объектов транспорта и хранения нефти и газа 0,15 1/год

Эксплуатационные затраты на станции:

(2.3)

Где n – число рабочих ГПА на станции;

n_p – число резервных ГПА на станции;

а_э, b_э, с_э, а_к, b_к – коэффициенты, отражающие затраты, связанные с ГПА и другими системами и службами КС, независимые от числа ГПА на КС.

Капиталовложения в КС:

, тыс. руб. (2.4)

В качестве примера приведем расчет приведенных затрат на КС для ГПА типа ГТК-5. Остальные ГПА рассчитываются аналогично по методике изложенной выше. ГПА, для которых отсутствуют необходимые данные (в данном случае Коббера-182), рассчитываются путем интерполяции соответствующих коэффициентов по мощности. Для учета местности (Тюменская область) энергия Э и К необходимо корректировать по примечанию в прил. 19 [2].

ГПА типа ГТК-5, 5 параллельно соединенных центробежных нагнетателей типа ЦБН-260-12-2 с подачей 14,0 млн. м³/сут.

Численные значения коэффициентов по прил. 19 [2]:

, , , , .

Одноступенчатое сжатие: n=5, n_p=2.

тыс. руб./год.

тыс. руб.

тыс. руб./год

Степень сжатия:

;

где Р_н – давление нагнетателя, МПа (определяется по прил. 16 [2]);

Р_вх – давление на входе в нагнетатель, МПа (определяется по прил. 16 [2]).

.

тыс. руб./год.

Результаты расчетов сведем в таблицу.

Таблица 2.

Тип ГПА	n	np	Э	К	Ск	Ε	χ
ГТК-5 (1 ступень)	5	2	2362	11273	6925	1,244	19572
ГТК-10 И	4	2	3710	18160	11013	1,508	19653
Коберра-182 (1 ступень)	3	2	3780	21302	12196	1,5	21953
СТД-4000 (1 ступень)	5	2	4280	9251	9195	1,25	25543

Из анализа табл. 2 можно заключить, что приведенные затраты на электроприводной ГПА СТД-4000 значительно выше (примерно на 30%), чем ГТК-5 (который имеет наименьшие приведенные затраты). Следовательно, даже без учета строительства ЛЭП и трансформаторной подстанции, а также расхода топливного газа газотурбинный привод для данной КС будет выгоднее.

Наиболее оптимальным вариантом является компрессорная станция с газоперекачивающими агрегатами типа ГТК-5 с ЦБН 260-13-2 с использованием пяти параллельно установленных нагнетателей, так как ему соответствует наименьшее значение комплекса (2.1). Но по результатам расчета режима работы КС по методике, изложенной в разделе 3 данной курсовой, у данного ГПА на расчетном режиме наблюдается помпаж, что недопустимо. Следовательно, необходимо взять другой ГПА с наиболее близкими экономическими показателями (ГТК-10 И), что и было сделано.

Итак, принимаем вариант с ГПА ГТК-10 И с ЦБН RLC-802/24 с использованием четырех параллельно установленных нагнетателей.