Добавил:
ac3402546@gmail.com Направление обучения: транспортировка нефти, газа и нефтепродуктов группа ВН (Вечерняя форма обучения) Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

теор / Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов

.pdf
Скачиваний:
54
Добавлен:
01.06.2021
Размер:
7.67 Mб
Скачать

Н-300-1,23

20,0

6150

260

1,24

5,50

 

 

 

 

 

 

Н-196-1,45

10,7

8200

196

1,45

5,60

 

 

 

 

 

 

520-12-1

29,3

4800

425

1,27

5,60

 

 

 

 

 

 

370-18-1

36,0

4800

370

1,23

7,60

 

 

 

 

 

 

Н-16-56

51,0

4600

800

1,24

5,60

 

 

 

 

 

 

Н-16-75

51,0

4600

600

1,24

7,50

 

 

 

 

 

 

Н-16-76

31,0

6500

380

1,44

7,50

 

 

 

 

 

 

650-21-1

53,0

3700

640

1,45

7,60

 

 

 

 

 

 

820-21-1

53,0

3700

820

1,45

5,60

 

 

 

 

 

 

Купер-Бессемер:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

280-30

16,5

6200

290

1,51

5,60

 

 

 

 

 

 

СДР-224

17,2

6200

219

1,51

7,50

 

 

 

 

 

 

2ВВ-30

21,8

5000

274

1,51

7,50

 

 

 

 

 

 

Нуово-Пиньони:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PCL802/24

17,2

6500

219

1,49

7,52

 

 

 

 

 

 

PC-L1001-40

45,0

4600

520

1,51

7,52

 

 

 

 

 

 

Пользуются характеристиками

следующим

 

образом. Зная

фактические значения величин

R, z,Tв ,n

для данных условий,

по соотношению 2.3, определяют приведенную относительную

частоту вращения нагнетателя

 

(n / n0 )пр. .

По известной степени сжатия находят приведенный

объемный расход газа Qпр. , соотношение 2.4, а затем по соответствующим кривым (рис. 2.36)

определяют

политропический

 

 

КПД

 

hпол.

и

приведенную

 

внутреннюю мощность нагнетателя

(Ni /rп )пр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ n

 

ö

 

 

 

 

n

zпр RпрTпр

 

 

 

 

 

ç

 

 

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= n

 

 

 

z

RT

 

,

 

 

(2.3)

 

ç n

0

÷

 

0

 

 

 

 

 

 

è

 

 

øпр

 

 

 

 

 

 

 

 

в

в

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

= Q ×

n0

.

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пр

 

 

в

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем, определяется соотношением

 

N

 

 

=

æ N

i

 

 

ö

×

æ

n

ö

3

пр ×r

 

.

(2.5)

 

i

ç

 

 

 

÷

ç

÷

 

н

 

 

 

 

 

è

 

 

rн øпр

è

 

n0 ø

 

 

 

 

В соотношениях 2.3-2.5 индексом "О" отмечен номинальный режим работы нагнетателя; индексом

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

"в" - отмечены параметры на входе в нагнетатель. Плотность газа при всасывании, кг/м 3 , ρ определяется по соотношению:

r = P ×106

/ zRT ,

(2.6)

вх

 

 

где Pвх ,T - абсолютное давление (МПа) и температура (К) при всасывании.

Мощность на муфте привода, кВт: N = Ni + Nмех ,

где

Nмех

- механические потери, для газотурбинного привода

Nмех =

100

кВт,

для

электропривода Nмех = 150 кВт.

 

 

 

 

Расчетный рабочий расход газа Qпр для нагнетателей должен быть примерно на 10-12% больше

крайних

левых

значений расхода, соответствующего условиям начала

срыва

потока

газа

по

нагнетателю (зоне помпажа). На рис. 2.36 этому соответствует подача газа ~360 м 3 /мин.

Наличие надежных приведенных характеристик при эксплуатации газотурбинного привода позволяет обслуживающему персоналу выбирать наилучший режим работы в зависимости от конкретных условий. Для центробежных нагнетателей с электроприводом также можно пользоваться приведенными газодинамическими характеристиками, но только для какого-то вполне определенного

значения (n / n0 )пр , так как электропривод не имеет регулируемую частоту вращения.

Наличие надежных приведенных характеристик с использованием соотношений (2.3-2.6) позволяет относительно легко определять мощность ГПА в эксплуатационных условиях.

Пример 2.1. Определить степень сжатия по нагнетателю, коэффициент полезного действия ( hпол ), производительность и мощность на муфте нагнетателя типа 370-18-1 при следующих

исходных данных: частота вращения n = 4500 об/мин, начальное абсолютное давление сжатия Pн

= 5,0 МПа, конечное абсолютное давление 6,1 МПа, температура газа на входе, T = 288,2 К, газовая постоянная R = 510 Дж/кг·К.

Решение. Определение рабочих параметров нагнетателя при заданных исходных данных можно осуществить в такой последовательности:

1. Определяется относительная плотность газа по воздуху

D =

ρг

=

P

×

zRвT

=

Rв

=

287

= 0,56 ,

 

zR T

P

 

510

 

r

в

 

 

 

R

 

 

 

 

г

 

 

 

г

 

 

где Rв и Rг - соответственно, газовая постоянная воздуха ( Rв ) и газа ( Rг ), определяемые как отношения универсальной газовой постоянной (R = 8314 Дж/кг·К) к мольной массе газа.

2. В зависимости от среднего давления процесса сжатия и начальной температуры газа при найденной относительной плотности газа по воздуху по номограмме (см. рис. 1.1) определяется коэффициент сжимаемости газа, z = 0,9.

3. По уравнению состояния реального газа ( Pv = zRT ) определяется его плотность на входе в

нагнетатель

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

 

P ×106

 

5×106

 

3 .

rв =

н

=

 

 

=37,8 кг/м

zRT

0,9×510×

288,2

 

 

 

 

4. Определяется степень сжатия по нагнетателю

e = Pк = 6,1 = 1,22 . Pн 5,0

5. Определяется приведенная относительная частота вращения вала нагнетателя

æ

n

ö

 

n

 

 

z

R

T

 

 

4500

 

 

0,9

×490× 288

 

 

ç

÷

=

×

 

 

пр пр

пр

=

×

 

= 0,96.

ç

n

0

÷

n

 

 

zRT

4800

 

0,9×

510× 288,2

è

 

ø

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. С использованием приведенной характеристики нагнетателя (рис. 2.36) при найденных значениях ε = 1,22 и приведенной частоте вращения вала нагнетателя (n / n0 )пр. = 0,96

определяется приведенная объемная производительность: Qпр. = 480 м 3 мин.

7. Приведенная относительная внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем и его политропический КПД при Qпр. = 480 м 3 / мин по характеристике рис. 2.36 составят:

æ

ö

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

Ni

÷

= 260·кВт/(кг/м

3 );

h

пол.

= 0,82.

 

ç

÷

 

 

 

 

 

 

 

è rн øпр

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Фактическая производительность нагнетателя составит:

 

 

Q = Q

 

×

n

= 480 ×

4500

= 450 м 3 /мин.

 

 

4800

 

 

пр

 

n0

 

 

 

Объемный, или "коммерческий" расход, приведенный к стандартным условиям, определяется

соотношением

Q =

G

=

1440×Q ×rвх

= 1440×450×37,8 = 36,3·млн.нм 3 /сут.

 

 

к

r0

 

r0 ×106

0,675×106

 

 

r0 = rвоз. × D = 1,206·0,56 = 0,675 кг/м 3

9.Внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем

 

æ

ö

æ

n

ö3

æ

4500ö

3

Ni

ç

Ni ÷

ç

÷

 

= rвх.ç

 

÷

×ç

 

÷

= 37,8× 260ç

 

÷ = 8098 кВт.

 

 

4800

 

è rн ø

è n0

ø

è

ø

 

10. Мощность на муфте привода нагнетателя

Nс = Ni + Nмех. = 8098 + 100 = 8198 кВт,

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

где Nмех. - механические потери мощности в системе ГПА, принимаемые в расчетах для этого типа агрегатов на уровне 100 кВт.

2.15. Электроснабжение КС

Электроснабжение газотурбинных КС и ГПА

По Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) и согласно РД 51-122-87 ("Категорийность электроприемников объектов газовой промышленности") электроснабжение КС должно осуществляться от 2 независимых источников электропитания, т.е. по I категории. I категория

электроснабжения допускает перерыв только на время действия автоматики включения резерва (АВР) 1-3 с. Кроме этого, КС должны быть обеспечены третьим аварийным источником электроснабжения - дизельной или газовой электростанцией.

Типовая схема электроснабжения газотурбинной КС (I вариант) представлена на рис. 2.37, где 1 - понижающая подстанция внешних электросетей 35-110/10 кВ; 2 - воздушно-кабельная линия 10 кВ; 3

-вводной выключатель ЭРУ-10 кВ КС; 4 - секция шин ЗРУ-10 кВ; 5 - секционный выключатель 10 кВ; 6

-выключатель 10 кВ трансформатора; 7 - трансформатор понижающий 10/0,4 кВ; 8 - вводной автомат

0,4 кВ; 9 - секционный автомат 0,4 кВ; 10 - контактор 0,4 кВ ввода отДЭС; 11 - автомат 0,4 кВ ДЭС; 12 - дизель-электростанция (ДЭС).

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.37. Схема электроснабжения газотурбинной КС (I вариант)

Электроснабжение КС осуществляется от внешних электросетей по воздушно-кабельным линиям

(2) от понижающей подстанции 35-110/10 кВ(1).

Для приема и распределения электроэнергии строится закрытое распределительное устройство (ЗРУ-10 кВ) с масляными или воздушными выключателем 10 кВ на 2 секции с секционным выключателем. Секционный выключатель (5) автоматически включается при отключении любой из 2 питающих линий с выдержкой времени 1-3 с.

От ЗРУ-10 кВ запитаны понижающие трансформаторы 10/0,4 кВ (7) мощностью 400-1000 кВ·А (в зависимости от количества установленных турбоагрегатов). От понижающих трансформаторов 10/0,4 кВ через вводные автоматы 0,4 кВ (8) запитан главный щит 0,4 кВ, состоящий из 2 секций. Секционный автомат 0,4 кВ (9) включается автоматически при потере напряжения на любой из секций с выдержкой времени 2-4 с.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Для восстановления напряжения на главном щите 0,4 кВ при полном исчезновении внешнего напряжения через 10-15 с включается дизель-электростанция AC-804 (KAC-500) (12) мощностью 500630 кВт.

Типовая схема электроснабжения газотурбинной КС (II вариант) представлена на рис. 2.38, где 1 - понижающая подстанция 35-110/10 кВ внешних электросетей; 2 - воздушно-кабельная линия 10 кВ; 3 - выключатель нагрузки типа ВНП-10/400; 4 - высоковольтный предохранитель типа ПК-10/40(80); 5 - понижающий трансформатор 10/0,4 кВ; 6 - вводной автомат 0,4 кВ; 7 - секционный автомат 0,4 кВ; 8 - вводной контактор 0,4 кВ от ДЭС; 9 - автомат ДЭС.

Рис. 2.38. Схема электроснабжения газотурбинной КС (II вариант)

Отличие этой схемы от предыдущей заключается в отсутствии ЗРУ-10 кВ при КС. Питающие линии 10 кВ от внешней питающей подстанции приходят через выключатель нагрузки и высоковольтный предохранитель непосредственно на понижающие трансформаторы 10/0,4 кВ. Данная схема проще и дешевле, но менее надежна.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Электроснабжение ГПА

К потребителям электроэнергии ГПА относятся смазочные маслонасосы, пусковые насосы, вентиляторы отсоса и наддува, валоповоротное устройство, АВО масла и газа, аварийная вентиляция, нагрузки КИПиА, освещение и др.

Потребители ГПА по степени надежности электроснабжения разделяются на потребителей 1-й категории, 2-й категории и потребителей 3-й категории.

Кпотребителям 1-й категории, допускающим перерыв в электроснабжении только на время действия автоматики, относятся смазочные маслонасосы и насосы уплотнения, АВО масла, АВО воды, цепи КИПиА, аварийная вентиляция и аварийное освещение.

Кпотребителям 2-й категории, допускающим перерыв на время действия оперативного персонала, относятся АВО газа, освещение цеха.

Кпотребителям 3-й категории, допускающим перерыв до суток, можно отнести приточно-вытяжную вентиляцию, электрообогрев, освещение вспомогательных помещений, станочный парк и т.п.

Потребители 1-й категории запитываются по радиальным, кольцевым или смешанным схемам от обеих секций шин 0,4 кВ главного щита.

Потребители 2-й категории запитываются по радиальным схемам одной или двумя линиями от АЩСУ или главного щита 0,4 кВ.

Потребители 3-й категории запитываются одиночными линиями от АЩСУ или от главного щита 0,4 кВ.

Самая простая и надежная схема электроснабжения ГПА - радиальная (рис. 2.39 ), где 1 - главный щит 0,4 кВ; 2 - автомат ввода от 2-й секции 0,4 кВ; 3 - кабельная линия 0,4 кВ; 4 - автомат ввода на АЩСУ от 2-й секции; 5 - секционный выключатель 0,4 кВ; 6 - автомат электродвигателя маслонасоса уплотнения; 7 - магнитный пускатель маслонасоса уплотнения.

По этой схеме на каждый ГПА приходит 2 линии от обеих секций 0,4 кВ.

Менее ответственные потребители - освещение, вентиляция - запитаны от одной из секций 0,4 кВ.

Широко применяется и кольцевая схема электроснабжения ГПА. По этой схеме кабели 0,4 кВ прокладываются к крайним ГПА, а между ними выполняются перемычки. Недостатки данной схемы - меньшая надежность, чем радиальной схемы.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.39. Радиальная схема электроснабжения ГПА

Электроснабжение электроприводной КС

Типовая схема электроснабжения КС с синхронными электродвигателями СТД-12500-2 представлена на (рис. 2.40), где 1 - понижающая подстанция внешних электросетей 220 кВ; 2 - выключатель 220 кВ; 3 - выключатель 220 кВ трансформатора 220/10/10 кВ; 4 - трансформатор 220/10/10 кВ; 5 - вводы 10 кВ от трансформатора 220/10/10 кВ; 6 - шиносоединительный выключатель; 7 - ввод 10 кВ на подсекцию 10 кВ собственных нужд; 8 - секционные выключатели 10 кВ; 9 - реактор токоограничивающий на подсекции собственных нужд; 10 - выключатель 10 кВ электродвигателя ГПА; 11 - реактор токоограничивающий эл. двигателя ГПА; 12 - синхронный электродвигатель СТД-12500-2; 13 - подсекция собственных нужд 10 кВ; 14 - выключатель 10 кВ трансформаторара 10/0,4 кВ КТП цеха; 15 - тр-р понижающий 10/0,4 кВ КТП цеха; 16 - вводной автомат КТП цеха; 17 - секционный автомат КТП цеха; 18 - выключатель 10 кВ трансформатора 10/0,4 кВ КТП АВО газа;

Электроснабжение электроприводной КС с электродвигателями СТД-12500-2 осуществляется от ПС 220-500 кВ (1) внешних электросетей.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.40. Схема электроснабжения электроприводной КС

При КС строится подстанция 220/10/10 кВ и от нее запитывается ЗРУ-10 кВ КС. Для уменьшения токов короткого замыкания трансформаторы 220/10/10 кВ выполняются с расщепленной обмоткой. ЗРУ-10 кВ состоит из 4 секций и 2 подсекций. От основных 4 секций запитываются синхронные электродвигатели СТД-12500-2 для привода ГПА. От подсекций запитываются трансформаторы 10/0,4 кВ цеха и АВО газа, другие потребители. Для уменьшения снижения напряжения 10 кВ при пуске ГПА предусматриваются шиносоединительные выключатели. Они включаются только на время пуска и затем отключаются. Для этой же цели - уменьшения снижения напряжения при пуске - служат реакторы в цепи синхронного электродвигателя и на подсекции.

Резервные аварийные электростанции

В качестве аварийных резервных источников для газотурбинных КС применяются дизельные электростанции типа AC-804 (KAC-500) мощностью 500-630 кВт или газотурбинные электростанции типа "Растон" производства Англии мощностью 2700 кВт. Электростанции автоматизированы по III степени, что позволяет им автоматически включаться при полном исчезновении напряжения и отключаться при его появлении на любой из секций 0,4 кВ. Электростанции устанавливаются в помещениях КС рядом с главным щитом 0,4 кВ или в блок-боксе. На ГЩУ от электростанций выводятся 3 сигнала: Резерв, Работа, Авария. Сменный персонал обязан контролировать состояние резервных аварийных электростанций: наличие необходимого давления воздуха, подзаряда аккумуляторных батарей, масла, охлаждающей жидкости и топлива, а также наличие подогрева в

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

зимних условиях и т.д. Необходимо иметь всегда аварийный запас топлива на 4-5 ч работы.

Система питания постоянным током автоматики и аварийных насосов смазки ГПА,

автоматики ЗРУ-10 кВ, аварийного освещения

Для питания постоянным током автоматики и аварийных насосов смазки ГПА, автоматики ЗРУ-10 кВ и аварийного освещения на КС устанавливают аккумуляторные батареи кислотного типа С, СК, СН и щелочного типа НК, "Варта". Как правило, устанавливают кислотные аккумуляторы как более долговечные и требующие меньше места для размещения. Для питания автоматики ГПА используется напряжение = 24 В. Для питания системы управления кранов "Вега", аварийных насосов смазки и аварийного освещения используется постоянное напряжение равное 220 В. Аккумуляторные батареи устанавливаются в специально отведенных помещениях, оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией. Для подзаряда аккумуляторов устанавливают 2 полупроводниковых выпрямителя: рабочий и резервный. Аккумуляторная батарея напряжением 220 В оснащается выпрямителями типа ВАЗП-260/380-80/40, аккумуляторная батарея напряжением 24 В оснащается выпрямителями типа ВУТ-31/60-260. В цехах импортной поставки газопровода Уренгой - Ужгород установлены щелочные аккумуляторные батареи типа "Варта" (Германия) напряжением 110 В.

Типовая однолинейная схема системы постоянного тока напряжением 220 В представлена на рис. 2.41, где 1 - автомат ввода от аккумуляторной батареи; 2 - рубильник ввода на секцию; 3 - секционный рубильник.

Рис. 2.41. Схема постоянного тока = 220 В

Постоянное напряжение от аккумуляторной батареи через автомат и рубильник подводится к щиту постоянного тока (ЩПТ). Щит постоянного тока разделен рубильниками на 2 секции.

Напряжение на нагрузку подается от обеих секций. Схемы питания постоянным током, как правило, радиально-кольцевые или кольцевые. Подключение нагрузок осуществляется через ключи (автоматы) и предохранители. Щит постоянного тока оборудован приборами контроля напряжения на

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com