2.4. Реконструкция и модернизация кс как основное направление ресурсоэнергосбережения в газовой отрасли
Реконструкция КС – это перестройка, связанная с обновлением оборудования.
Модернизация – производится с целью улучшения показателей оборудования, без принципиального преобразования КС.
Реконструкция требует больших инвестиций и сроков строительства и в силу объективных причин растягивается на годы. Поэтому в период реконструкции необходимо решать вопросы эффективной эксплуатации оборудования разнотипного и находящегося в различном техническом состоянии.
2.4.1. Выбор типа энергопривода при реконструкции кс
Основные виды энергопривода на КС МГ – это газотурбинный и электрический. Каждый имеет свои недостатки и преимущества, которые проявляются в процессе их эксплуатации.
ГТУ имеют широкий диапазон регулирования за счет изменения числа оборотов. Кроме того, особенность газотурбинных установок, которые повышают свою мощность с понижением температуры наружного воздуха, благоприятно сказывается на работе газоперекачивающего агрегата в зимний период эксплуатации, когда пропускная способность газопроводов, как правило, повышается.
Электроприводной газоперекачивающий агрегат (ЭГПА) отличается стабильностью работы. На ЭГПА обычно устанавливаются редукторы-мультипликаторы, которые позволяют увеличивать частоту вращения вала нагнетателя, что повышает КПД нагнетателя, но приводит к определенному снижению КПД агрегата в целом.
Применение ЭГПА сдерживается относительно высокой стоимостью электроэнергии, отпускаемой компрессорным станциям.
Выбор энергопривода должен производиться на основании технико – экономического сравнения с учетом региона расположения КС, исходя из минимальных затрат (топлива и денежных средств) на выработку единицы энергии (1 кВт∙ч) на муфте нагнетателя, что, практически, соответствует условию минимального расхода топлива на КС.
При известном соотношении цен на газ и электроэнергию Цгаз/Цэл можно определить области эффективного использования газотурбинных (ГГПА) и электроприводных (ЭГПА) агрегатов. На рис. 4.1 линия критических соотношений цен Цгаз/Цэл разделяет области рационального использования ГГПА и ЭГПА.
Анализ диаграммы показывает:
- что в настоящее время предпочтение следует отдавать газотурбинному энергоприводу КС;
- по мере увеличения КПД область использования газотурбинного энергопривода будет расширяться;
Экономическая целесообразность электроприводных агрегатов по сравнению с газотурбинными начинает проявляться при соотношении цен на природный газ и электроэнергию примерно Цгаз/Цэл =2,5…3,5. Например, если при стоимости электроэнергии Цэл = 1 руб./(кВт∙ч) цена на газ будет составлять не менее 2500…3500 руб./(1000м3).
4,0
3,0
2,0
1,0
20 24 28 32 36 40 е, %
Рисунок 4.1 - Области рационального использования ГГПА и ЭГПА
Приведенная методика была апробирована для газотранспортных предприятий "Сургутгазпром" и "Мострансгаз" и был подтвержден вывод в пользу использования газотурбинных ГПА на КС при действительном соотношении цен.
В зимний период эффективность работы ГГПА повышается (рис. 4.2). Это объясняется тем, что за счет снижения температуры воздуха на входе в осевой компрессор практически происходит значительное форсирование газотурбинного двигателя. Даже небольшое изменение температуры наружного воздуха Tа может вызвать изменение мощности ГТУ в несколько раз большее, чем изменение температуры газов перед турбиной.
Результаты
расчета по формуле Белоконя Н.И. (3.12),
представленные в табл. 4.1, показывают,
что при λ0 = 0,65 и понижении температуры
ta от
+15 °С до -5 °С , т. е., в обычном диапазоне
изменения температур, мощность
увеличивается примерно на 20 %:
.
Таблица 4.1 - Изменение мощности газотурбинной установки при изменении температуры воздуха ta на входе в осевой компрессор
λ0 |
ta=35°С Δtа=+20 |
ta=25°С Δtа=+10 |
ta=15°С Δtа=0 |
ta=5°С Δtа=-10 |
ta=-5°С Δtа=-20 |
ta=-15°С Δtа=-30 |
ta=-35°С Δtа=-50 |
0,60 |
0,8337 |
0,9151 |
1 |
1,0826 |
1,1807 |
1,2764 |
1,4788 |
0,65 |
0,8107 |
0,9031 |
1 |
1,1014 |
1,2072 |
1,318 |
1,552 |
0,70 |
0,7799 |
0,8871 |
1 |
1,1185 |
1,2426 |
1,3723 |
1,6485 |
Примечание. При расчете учтено: tа0 = + 15°С; Та0 = + 288,2°С; Та = 273,2 + tа; Δtа = Та – Та0.
В условиях зимнего периода, когда температура воздуха опускается до -15 °С, мощность увеличивается почти на 1/3:
.
Как видно, за счет снижения температуры воздуха на входе в осевой компрессор, можно осуществить значительное форсирование газотурбинного двигателя в весенне-осенний и зимний периоды. Ограничение накладывается условием прочности узлов ГТУ. В связи с этим, коэффициент запаса мощности при работе на номинальном режиме не должен превышать К3 = 1,15…1,25. См. (3.13). При отклонении от номинального режима ГТУ колебания мощности могут быть более значительны.
Не смотря на очевидные преимущества газотурбинного привода, электроприводные агрегаты могут вновь найти свое использование с развитием отраслевой энергетики, которая позволит получать дешевую энергию за счет утилизации высокотемпературного тепла уходящих газов и др. источников.