4. Разработка технологической схемы кс
Типовая технологическая обвязка компрессорного цеха предназначена для обеспечения приема на станцию транспортируемого по газопроводу технологического газа, его очистки от механических примесей и капельной жидкости в специальных пылеуловителях и фильтр-сепараторах, распределения потоков газа по газоперекачивающим агрегатам с обеспечением их оптимальной загрузки, возможности охлаждения газа после его компримирования перед подачей в газопровод, вывода цеха для работы на «стационарное кольцо» при пуске и остановке, а так же транзитного прохода транспортируемого газа по магистральному газопроводу, минуя КС. Кроме того, технологическая обвязка компрессорного цеха должна обеспечивать возможность сброса газа в атмосферу из всех его технологических газопроводов через специальные свечные краны.
На рисунке 3 представлена принципиальная схема КС с параллельной обвязкой ГПА для применения полнонапорных нагнетателей. По этой схеме, газ из магистрального газопровода с условным диаметром 1220 мм (Ду 1200) через охранный кран № 19 поступает на узел подключения КС к магистральному газопроводу. Кран № 19 предназначен для автоматического отключения магистрального газопровода от КС в случае возникновения каких-либо аварийных ситуаций на узле подключения, в технологической обвязке компрессорной станции или обвязке ГПА.
Рисунок 3 – Принципиальная технологическая схема КС с параллельной обвязкой ГПА
После крана № 19 газ поступает к входному крану № 7, также расположенному на узле подключения. Кран № 7 предназначен для автоматического отключения компрессорной станции от магистрального газопровода. Входной кран № 7 имеет обводной кран № 7р, который предназначен для заполнения газом всей системы технологической обвязки компрессорной станции. Только после выравнивания давления в магистральном газопроводе и технологических коммуникациях станции с помощью крана № 7р производится открытие крана № 7. Это делается во избежание газодинамического удара, который может возникнуть при открытии крана № 7, без предварительного заполнения газом технологических коммуникаций компрессорной станции.
Сразу за краном № 7 по ходу газа установлен свечной кран № 17. Он служит для стравливания газа в атмосферу из технологических коммуникаций станции при производстве на них профилактических работ. Аналогичную роль он выполняет и при возникновении аварийных ситуаций на КС.
После крана № 7 газ поступает к установке очистки, где размещены пылеуловители и фильтр-сепараторы. В них он очищается от мехпримесей и влаги.
После очистки газ по трубопроводу Ду 1000 поступает во входной коллектор компрессорного цеха и распределяется по входным трубопроводам ГПА Ду 700 через кран № 1 на вход центробежных нагнетателей.
После сжатия в центробежных нагнетателях газ проходит обратный клапан, выходной кран № 2 и по трубопроводу Ду 1000 поступает на установку охлаждения газа (АВО газа). После установки охлаждения, газ через выкидной шлейф по трубопроводу Ду 1200, через выходной кран № 8, поступает в магистральный газопровод.
Перед краном № 8 устанавливается обратный клапан, предназначенный для предотвращения обратного потока газа из газопровода. Этот поток газа, если он возникнет при открытии крана № 8, может привести к обратной раскрутке центробежного нагнетателя и ротора силовой турбины, что в конечном итоге приведет к серьезной аварии на КС.
Назначение крана № 8, который находится на узле подключения КС, аналогично крану № 7. При этом стравливание газа в атмосферу происходит через свечной кран № 18, который установлен по ходу газа перед краном № 8.
На узле подключения КС между входным и выходным трубопроводом имеется перемычка Ду 1200 с установленным на ней краном № 20. Назначение этой перемычки - производить транзитную подачу газа, минуя КС в период ее отключения (закрыты краны № 7 и 8; открыты свечи № 17 и 18).
На узле подключения КС установлены камеры приема и запуска очистного устройства магистрального газопровода. Эти камеры необходимы для запуска и приема очистного устройства, которое проходит по газопроводу и очищает его от механических примесей, влаги, конденсата. Очистное устройство представляет собой поршень со щетками или скребками, который движется до следующей КС в потоке газа, за счет разности давлений - до и после поршня.
На магистральном газопроводе, после КС, установлен и охранный кран № 21, назначение которого такое же, как и охранного крана № 19.
При эксплуатации КС может возникнуть ситуация, когда давление на выходе станции может приблизиться к максимальному разрешенному или проектному. Для ликвидации такого режима работы станции между выходным и входным трубопроводами устанавливается перемычка 500 с краном №6А. Этот кран также необходим при пуске или остановке цеха или группы агрегатов при последовательной обвязке. При его открытии часть газа с выхода поступает на вход, что снижает выходное давление и увеличивает входное. Снижается и степень сжатия центробежного нагнетателя. Работа КС с открытым краном №6А называется работой станции на «станционное кольцо». Параллельно крану №6А врезан кран №6Ар, необходимый для предотвращения работы ГПА в помпажной зоне нагнетателя. Диаметр этого крана составляет 10 - 15% от сечения трубопровода крана №6А (~150 мм). Для минимально заданной заводом-изготовителем степени сжатия нагнетателя последовательно за краном №6А врезается ручной кран №6Д.
Рассмотренная схема технологической обвязки КС позволяет осуществлять только параллельную работу нескольких работающих ГПА. При таких схемах КС применяются агрегаты с полнонапорными нагнетателями со степенью сжатия 1,45 - 1,50.
Вся запорная арматура технологических обвязок компрессорной станции имеет нумерацию согласно оперативной схеме КС, четкие указатели открытия и закрытия, указатели направления движения газа. Запорная арматура в обвязке КС подразделяется на 4 основные группы: общестанционные, режимные, агрегатные и охранные.
Общестанционные краны установлены на узлах подключения станции к магистральному газопроводу и служат для отключения КС от газопровода и стравливания газа из технологической обвязки станции. К таким кранам относятся краны № 7, 8, 17, 18, 20. К общестанционным кранам относятся и краны № 6, 6р, обеспечивающие работу КС на "Станционное кольцо".
Режимные краны обеспечивают возможность изменения схемы работы ГПА, выбор групп работающих агрегатов. Нумерация этих кранов на различных КС различна, но, как правило, эти краны объединены номерами одной десятки и характерны в основном для обвязок с неполнонапорными ЦБН.
Агрегатные краны относятся непосредственно к обвязке нагнетателя и обеспечивают его подключение к технологическим трубопроводам станции. К ним относятся краны № 1, 2, 3, 4,5.
Охранные краны предназначены для автоматического отключения КС от магистрального газопровода в условиях возникновения каких-либо аварийных ситуаций на компрессорных станциях. К ним относятся краны № 19 и 21.
К характерным особенностям работы запорной арматуры на магистральных газопроводах и КС относятся: высокое давление транспортируемого газа (до 7,5 МПа), относительно высокая температура газа на выходе КС (60-70°С), наличие в составе газа механических примесей и компонентов, вызывающих коррозию, эрозию металла и т.д.
СПЕЦРАЗДЕЛ
Установка подготовки газа топливного, пускового, импульсного и для собственных нужд
На площадках компрессорных станций необходимо предусматривать установку подготовки газа топливного, пускового, импульсного и для собственных нужд КС и жилого поселка. На установке проводят:
- очистку, подогрев и редуцирование топливного газа в соответствии с требованиями заводов-изготовителей агрегатов;
- очистку и редуцирование пускового газа в соответствии с требованиями заводов-изготовителей агрегатов;
- очистку и осушку импульсного газа;
- очистку и редуцирование газа для собственных нужд компрессорной станции и жилого поселка;
- измерение расхода газа.
Отбор газа на установку подготовки предусматривается:
- от узла подключения компрессорной станции к газопроводу (до и после обводного крана № 20 станции);
- после установки очистки газа (основной отбор);
- из нагнетательных шлейфов компрессорного цеха (в зимний период).
В технологической схеме установки подготовки газа следует предусматривать:
- подогрев топливного газа до плюс 25 °С, редуцирование его до рабочего давления в соответствии с техническими условиями заводов-изготовителей газоперекачивающих агрегатов и поддержание этого давления с точностью до ± 0,05 МПа;
- измерение и редуцирование топливного газа котельной, резервной электростанции и подогревателей газа;
- осушку импульсного газа до точки росы минус 55 °С (при рабочем давлении);
- хозрасчетное измерение и учет суммарного расхода топливного, пускового и импульсного газа с коррекцией по температуре и давлению;
- выдачу результатов измерения расхода на диспетчерский пункт КС.
Блоки редуцирования следует проектировать в соответствии с требованиями СНиП 2.04.08-87*. Топливный газ после установки подготовки должен соответствовать требованиям ГОСТ 21199 — 82.
Система подогрева топливного газа должна включать не менее двух подогревателей. При отключении одного из подогревателей оставшиеся в работе должны обеспечивать не менее 70 % номинальной тепловой производительности системы.
В системе редуцирования давления пускового и топливного газа необходимо предусматривать:
- 100 %-ный резерв регуляторов давления;
- автоматическое переключение рабочей и резервной линий;
- обвод регуляторов давления.
Система подготовки импульсного газа должна включать: два ресивера, один из которых предназначается для узла подключения КС; два адсорбера; печь газа регенерации адсорбента. Вместимость ресиверов импульсного газа следует рассчитывать из условия обеспечения перестановки всех кранов компрессорной станции при двух последовательных аварийных остановках станции.
Необходимо предусматривать автоматическое измерение влагосодержания импульсного газа с помощью регистрирующего влагомера.
Объем адсорбента следует рассчитывать на следующие условия:
- число аварийных остановок компрессорной станции — два в год;
- число пусков и остановок каждого газоперекачивающего агрегата — 20 в год;
-время заполнения ресиверов — не менее 15 мин;
- периодичность регенерации адсорбента — 2 — 3 раза в год.
Система подготовки импульсного газа должна иметь два адсорбера, в одном из которых происходит осушка газа, в другом — регенерация (либо он находится в резерве). Регенерацию адсорбента необходимо производить осушенным природным газом, подогретым в печи газа регенерации.
Следует предусматривать контрольное (технологическое) измерение расхода топливного газа по каждому газоперекачивающему агрегату. Измерительные диафрагмы необходимо устанавливать на линиях после смешивания потоков газа, идущих от блока редуцирования и от уплотнения нагнетателей.
Цеховые коллекторы топливного, пускового и импульсного газа должны иметь продувочные и дренажные свечи.
В качестве примера рассмотрим блок подготовки топливного, пускового и импульсного газа (БТПГ), предназначенного для снабжения агрегатов ГТН-6 компрессорной станции "Кармаскалинская" топливным газом давлением 1,4—1,5 МПа, пусковым газом давлением 1,0 МПа и импульсным газом для работы кранов обвязки ГПА и коллекторов технологического газа (рисунок 4).
Рисунок 4 – Схема блока подготовки топливного, пускового и импульсного газа КС «Кармаскалинская»
Система топливного и пускового газа предназначена для подачи газа с требуемым давлением и в необходимом количестве к газоперекачивающим агрегатам. Система импульсного газа обеспечивает его подачу к узлам управления и пневмоцилиндрам для перестановки кранов топливного и пускового газа, а также к контрольно-измерительным приборам и устройствам автоматического регулирования ГПА. В качестве топливного, пускового и импульсного газа используется транспортируемый газ. Отбор газа на установку подготовки топливного, пускового и импульсного газа производится из всасывающего коллектора после пылеуловителей или нагнетательных шлейфов компрессорного цеха в зимний период при аварийной остановке подогревателей топливного газа, Для первоначального запуска ГПА отбор газа производят из газопровода.
В БТПГ входят:
- два сепаратора первой ступени диаметром 800 мм, р = 6,4 МПа;
- два подогревателя газа ПГА-10;
- два сепаратора второй ступени для топливного газа диаметром 800 мм, р=1,6 МПа;
- один блок-бокс редуцирования топливного и пускового газа ГБКС.030.00.00.000 СПКБ ПНГСМ;
- узел регулирования импульсного газа (дросселирование до давления 1,66 МПа);
- блок адсорберов 948.351.00.00.00 (Туламашгаз), р = 5,39 МПа;
- приборы КИПиА;
- фильтры тонкой очистки топливного и пускового газа.
Отбор газа на БТПГ производится из четырех точек:
- через кран № 86 из входного коллектора газопровода, до крана № 20;
- через кран № 87 из выходного коллектора газопровода, после крана № 20;
- через кран № 88 из выходного коллектора, до АВО газа;
- через кран № 89 из выходного коллектора, после АВО газа.
Через один из кранов (№ 86; 87; 88; 89) газ поступает сначала в сепараторы первой ступени, затем (через краны № 4; 8; 9; 12) на автоматический подогреватель газа ПГА-10, где нагревается до температуры 20 — 50 °С. Подогретый в подогревателях топливный газ после блока редуцирования с давлением 0,78 — 0,98 МПа подается в коллектор сепараторов второй ступени, а затем через краны № 14 и 16 в сепараторы С-2 второй ступени. После прохождения сепараторов второй ступени топливный газ направляется в кол- лектор топливного газа компрессорного цеха диаметром 400 мм.
Пусковой газ после блока редуцирования с давлением 0,78 — 0,98 МПа направляется в коллектор пускового газа компрессорного цеха диаметром 200 мм,
Для обеспечения бесперебойной работы пневматических приводов и приборов импульсный газ предварительно очищают и осушивают. Степень очистки и осушки импульсного газа должна быть такойкой, чтобы исключалось заедание и обмерзание рабочих исполни тельных органов при температуре наружного воздуха до 50 °С. Осушенный импульсный газ направляется:
- в коллектор импульсного газа высокого давления (р = 5,5 МПа) для управления пневмоприводными кранами обвязки компрессорных агрегатов и кранами узла подключения;
- в коллектор импульсного газа низкого давления (предварительно дросселированный до 1,66 МПа) для управления кранами топливного и пускового газа.
Регенерация адсорбента осуществляется горячим воздухом, отпираемым от осевого компрессора газоперекачивающих агрегатов.
В общем случае давление топливного и пускового газа зависит от типа ГПА. Топливный газ редуцируется для ГТН-6 до 0,9 МПа, для ГТК-10-4 и ГТН-16 — до 1,5 МПа, для ГТН-25 — до 2,45 МПа. 11усковой газ проходит через регуляторы, снижающие его давление до 0,9 МПа для ГТН-6, до 1,5 МПа — для ГТК-10-4, ГТН-16 и до 2,5 МПа — для ГТН-25.
Схема подачи топливного и пускового газа к газотурбинным установкам показана на рисунке 5.
Рисунок 5 – Схема подачи топливного и пускового к газотурбинным установкам
Топливный газ поступает из коллектора в камеру сгорания через кран № 12бис, расходомерную диафрагму, кран № 12, стопорный (СК) и регулирующий (РК) клапаны. Краны № 14 и 15 используются для запальной и дежурной горелки в период пуска агрегата.
Пусковой газ из системы редуцирования, где снижается его давление до 1,0—1,5 МПа, поступает через краны № 11 и 13 на вход м турбодетандер, где расширяется (давление снижается до атмосферного) и совершает полезную работу, идущую на раскрутку I некого компрессора и турбины высокого давления.
Системы пускового, топливного и импульсного газа на КС могут- различаться не только уровнем давлений, но и конструктивно. В последние годы широкое применение нашли блочные установки. 15 качестве примера можно привести блок топливного и пускового газа БТПГ6/75.
Блок БТПГ 6/75 предназначен для эксплуатации в условиях умеренного и холодного климата при температуре окружающего воздуха от — 55 до + 50 °С.
Технические данные
Давление газа на входе, МПа..................................................... 3,5 — 7,5
Количество выходов...................два (для топливного и пускового газа)
Давление топливного газа на выходе, МПа..........................................2,5
Давление пускового газа на выходе, МПа............................................2,5
Пропускная способность линии пускового газа
в нормальных условиях по ГОСТ 2939 - 63, м3/ч........................... 18000
Пропускная способность линии топливного газа
в нормальных условиях по ГОСТ 2939 - 63, м3/ч........................... 35000
Блок БТПГ состоит из следующих основных частей: подогревателя газа; блока редуцирования; двух датчиков замера расхода газа.
Блок БТПГ работает следующим образом:
Газ высокого давления (3,5 — 7,5 МПа) проходит через расходомерную диафрагму, соединенную трубками с блоком датчиков замера расхода газа, в котором установлен сильфонный дифманометр ДСС-734, производящий замер расхода газа, поступающего на вход БТПГ.
Температуру газа на входе замеряют термосопротивлением ТСМ-50711.После диафрагмы расходомерный газ распределяется на два потока: часть газа поступает в подогреватель, откуда подогретый газ поступает на вход линии топливного газа блока редуцирования, а часть газа поступает непосредственно на вход линии пускового газа блока редуцирования.
Узел редуцирования топливного газа состоит из двух редуцирующих ниток: верхней и нижней. Редуцирующие нитки равноценны как по составляющему их оборудованию, так и по пропускной способности.
Перед редуцированием газ очищается от механических примесей в фильтрах. Фильтрующим элементом является металлическая сетка.
Между фильтрами и регуляторами давления газа установлены компенсаторы для облегчения разборки при проведении ремонтных или профилактических работ на регуляторах.
Очищенный газ высокого давления поступает на вход регуляторов давления газа РДУ 80-01, в которых высокое давление газа рвх = 3,5 — 7,5 МПа снижается до рвых = 2,5 МПа. Регуляторы давления (РД) на каждой редуцирующей нитке настроены на одно и то же выходное давление.
После блока редуцирования топливный газ проходит через расходомерную диафрагму, связанную трубками с блоком датчиков замера расхода газа.
Узел редуцирования пускового газа состоит из двух ниток: верхней и нижней. На входе нижней нитки установлен кран с пневмоприводом, управление которым осуществляется с помощью блока БУЭП35 вручную по месту или дистанционно. Перед редуцированием газ очищается от механических примесей на фильтре, откуда газ поступает на вход регулятора давления РДУ 80-01 32, где высокое давление газа рвх = 3,5 —7,5 МПа снижается до рвых = 2,5 МПа. На входе верхней редуцирующей нитки установлен кран с ручным приводом и регулятор давления РДУ 80-01 31. На обеих нитках перед РД установлены компенсаторы для облегчения разборки при проведении ревизии и ремонтных работ.
Защита линий пускового и топливного газа от повышения давления осуществляется предохранительными клапанами.
Контроль за режимом работы основных узлов осуществляется с помощью датчиков, расположенных в блоках электроконтактных манометров, манометрических термометров и термометров сопротивления.
Систему подготовки импульсного газа также можно выполнять блочно в виде узла подготовки импульсного газа (УПИГ).
В состав УПИГ входит следующее оборудование: фильтры-сепараторы, адсорберы, огневой подогреватель, газовый ресивер, запорная арматура, контрольно-измерительные приборы, трубопроводы и гибкие резиновые шланги.
Фильтры-сепараторы предназначены для очистки импульсного газа от механических примесей и влаги. Адсорберы предназначены для осушки импульсного газа путем поглощения воды, находящейся в газе. Поглощение осуществляется адсорбентом, находящимся в полости адсорберов. На компрессорной станции для осушки импульсного газа в качестве адсорбента широко применяется гранулированный мелкопористый силикагель марки КСМ (ГОСТ 3956 — 54), который в зависимости от относительной влажности газа поглощает водяных паров при температуре 20 °С от 9 до 35 % от собственного веса, что способствует понижению точки росы газа на 50 — 60 °С. Из-за недостаточной степени очистки и осушки импульсного газа возможно заедание и обмерзание исполнительных органов при низких температурах наружного воздуха.
Как правило, из двух адсорберов в рабочем режиме поглощения влаги находится один. Другой адсорбер находится в режиме восстановления адсорбента. Восстановление осуществляется путем пропускания части подогретого до высокой температуры газа (около 300 °С) через увлажненный адсорбент. Дело в том, что при достижении предельной влажности, силикагель теряет способность дальнейшего поглощения влаги и для возобновления его адсорбционных свойств через него пропускают горячий теплоноситель. Осушку силикагеля проводят один раз в 2 — 3 месяца. Для подогрева газа используют огневой подогреватель. Цикл регенерации силикагеля длится примерно 4—6 ч, цикл охлаждения — 2—4 ч.
При эксплуатации УПИГ с помощью контрольноизмерительных приборов осуществляется контроль за давлением и температурой газа, его расходом и точкой росы, которая должна составлять - 25 °С.
После УПИГ газ поступает ко всем общестанционным кранам на узел подключения, режимным и агрегатным кранам, а также на низкую сторону к кранам топливного и пускового газа.