Методика оценки технического состояния АВО газа
.pdfПринятые сокращения
Общество – ООО «Газпром трансгаз Уфа»
КС – Компрессорная станция
КЦ – Компрессорный цех
УОГ – Установка охлаждения газа
АВО – Аппарат воздушного охлаждения газа
ЦБК – Центробежный компрессор
2
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1Настоящая «Методика оценки технического состояния аппаратов воздушного охлаждения газа» предназначена для определения эффективности работы при фактическом техническом состоянии АВО газа установленных на КС Общества.
1.2Целью данной методики является оценка эффективности работы АВО газа посредством инструментального контроля параметров с обоснованным тепловым и гидравлическим расчётом, проведения тепловизионного контроля и выдачей заключения о техническом состоянии АВО газа.
1.3Методика разработана в соответствии со следующими документами:
1.3.1Протокол № 145 производственного совещания ООО «Газпром трансгаз Уфа» от 13.12.2008 года;
1.3.2СТО Газпром 2-1.20-122-2007 «Методика проведения энергоаудита компрессорной станции, компрессорных цехов с газотурбинными и электроприводными ГПА»;
1.3.3«Методика определения остаточного ресурса аппаратов воздушного охлаждения газа, эксплуатируемых на компрессорных станциях РАО «Газпром», Акционерное общество открытого типа «ЛЕНИИХИММАШ» от 24.03.1997;
1.3.4ГОСТ 25314-82 Контроль неразрушающий тепловой. Термины и определения;
1.3.5Технические паспорта аппаратов воздушного охлаждения газа.
1.4 Настоящая Методика вступает в силу с момента её утверждения.
2 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ИСПЫТАНИЙ
2.1 Подготовку к пуску, эксплуатацию и техническое обслуживание УОГ в процессе испытаний проводит персонал КЦ в соответствии с инструкцией по эксплуатации АВО газа и правилами технической эксплуатации. Принципиальная технологическая схема УОГ приведена на рисунке 1.
3
Рисунок 1 – Принципиальная технологическая схема УОГ
2.2 Испытания должны проводиться на установившихся режимах работы УОГ. Критерием тепловой стабилизации является изменение температуры газа за УОГ не более 0,3 °С в течение 30 мин. Схема измерений приведена на рисунке 2.
|
|
4 |
|
|
Р |
Р1 |
t1 |
t2 |
|
|
АВО |
2 |
1 |
2 |
Газ
|
|
|
|
|
Воздух |
1 |
– УОГ; |
|
|
|
|
|
|||
РА |
tA |
N |
|
|
2 |
– краны АВО |
|
|
Рисунок 2 – Схема измерений параметров УОГ
2.3 Перечень измеряемых параметров и погрешностей СИ приведены в таблице 1.
|
|
|
|
Таблица 1 |
Перечень измеряемых параметров и погрешностей СИ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Диапазон |
|
Класс |
Наименование |
Обозначение |
|
точности СИ, |
|
измерений |
|
|||
|
|
|
|
цена деления |
Барометрическое давление, кПа |
РА |
80…105 |
|
0,1 |
Температура воздуха, °С |
tA |
-50…+50 |
|
0,1 |
Давление газа на входе в АВО (УОГ), |
P1 |
0…100 |
|
кл. т. 0,25 |
кгс/см2 |
|
|||
|
|
|
|
|
Потери давления газа в АВО (УОГ), |
P |
0…0,3 |
|
кл. т. 0,25 |
кгс/см2 |
|
|||
|
|
|
|
|
Температура газа на входе в АВО (УОГ), |
t1 |
0…+75 |
|
0,1 |
°С |
|
|||
|
|
|
|
|
Температура газа на выходе из АВО |
t2 |
0…+50 |
|
0,1 |
(УОГ), °С |
|
|||
|
|
|
|
|
Мощность вентиляторов АВО, кВт |
N |
0,5…100 |
|
кл. т. 2,5 |
2.4На каждом режиме расход газа, температура газа на входе в УОГ, температура воздуха и температура газа на выходе их УОГ, потребляемая мощность и гидравлическое сопротивление должны быть определены по результатам двух измерений с интервалом 10-15 мин. В процессе проведения испытаний заполняют типовую форму протокола испытаний УОГ, приведенную в приложении 1.
2.5Из технического паспорта на аппарат воздушного охлаждения газа определяют показатели АВО на номинальном режиме в соответствии с таблицей указанной в приложении 3.
5
2.6 Расчетные показатели УОГ определяют с использованием лучевых характеристик в форме номограмм, построенных для данного типоразмера АВО.
3 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ УСТАНОВКИ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА
3.1 Массовый расход газа через УОГ, кг/с:
G 4 |
qКЦ |
, |
(3.1.1) |
|
|||
УОГ |
R |
|
|
|
|
|
где qКЦ – коммерческая производительность КЦ, млн м3/сут; R – газовая постоянная, кДж/(кг·К).
R |
0, 287 |
, |
(3.1.2) |
|
|||
|
В |
|
где В – относительная плотность газа по воздуху:
В |
|
|
0 |
, |
(3.1.3) |
|
1, 2044 |
||||||
|
|
|
|
где ρ0 – плотность природного газа при 20 °С и 101325 Па, кг/м3 (по данным химлаборатории); 1,2044 – плотность сухого газа при 20 °С и 101325 Па, кг/м3.
3.2 Массовый расход газа через АВО, кг/с:
GАВО GУОГ , (3.2.1) n
АВО
где nАВО – общее число секций АВО.
Коммерческая производительность КЦ (или секции АВО газа) может определяться на основе:
-замеров специализированным оборудованием (например, ультразвуковыми расходомерами);
-технологических параметров режимов работы ЦБК (по давлениям на входе
ивыходе, температурам на входе и выходе, оборотам ротора ЦБК с использованием приведённых газодинамических характеристик или математических моделей);
-расчётного комплекса моделирования технологических процессов транспорта газа «Астра».
Расчетная тепловая нагрузка в УОГ, кВт:
QР |
n |
АВО |
QР |
, |
(3.2.2) |
УОГ |
|
АВО |
|
|
где QАВОР – расчетная тепловая нагрузка на АВО, кВт.
Расчетную тепловую нагрузку на АВО определяют по номограммам для данного типоразмера АВО, построенным при всех работающих вентиляторах для фактических условий испытаний в зависимости от массового расхода газа и разности температуры газа на входе в АВО и температуры воздуха. Номограммы для всех типов АВО газа, установленных на КС ООО «Газпром трансгаз Уфа» представлены в приложении 2.
При отсутствии номограмм допускается определение расчетной тепловой нагрузки на АВО по следующей формуле:
6
Q |
Р |
Q |
ном |
сР |
, |
(3.2.3) |
|
АВО |
АВО сном |
||||||
|
|
|
|
где QАВОном – номинальная тепловая нагрузка на АВО по паспортным данным, кВт
(таблица Б.1); сР – средняя удельная теплоемкость газа для расчетного режима работы АВО, кДж/(кг·К).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,96 106 |
|
РАВО |
0,1 |
|
|
||||
сР 1, 695 1,838 10 3 T |
|
|
, |
(3.2.4) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
АВО |
|
|
|
|
T 3 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АВО |
|
|
||
|
|
|
|
|
/ 2 t1АВО t2 АВО / 2 273,15; |
|
|||||||||||
где T |
АВО Т1АВО Т2 АВО |
(3.2.5) |
|||||||||||||||
|
Р |
АВО Р1АВО Р2 АВО / 2 Р1АВО РАВО / 2, |
|
(3.2.6) |
где Р1АВО , Р2 АВО – давление газа на входе и выходе АВО, МПа;РАВО – потеря давления газа в АВО, МПа.
3.3 Фактическая тепловая нагрузка на УОГ, кВт:
QУОГ GУОГ c t1УОГ t2УОГ , (3.3.1)
с – средняя удельная теплоемкость газа для фактического режима работы УОГ, кДж/(кг·К).
с 1, 695 1,838 10 3 TУОГ 1,96 106 РУОГ 3 0,1,
TУОГ
где TУОГ Т1УОГ Т2УОГ / 2 t1УОГ t2УОГ / 2 273,15; РУОГ Р1УОГ Р2УОГ / 2 Р1УОГ РУОГ / 2.
где Р1УОГ , Р2УОГ – давление газа на входе и выходе УОГ, МПа;РУОГ – потеря давления газа в УОГ, МПа.
3.4 Расчетная мощность УОГ, кВт:
(3.3.1)
(3.3.2)
(3.3.3)
Р |
|
ном |
|
|
РА |
|
293,15 |
|
|
|
|
NУОГ |
nАВО N |
АВО |
|
|
|
|
|
|
, |
(3.4.1) |
|
101,325 |
Т А |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
где NАВОР – номинальная мощность АВО по технической документации данного
типоразмера, кВт.
3.5 Расчетный показатель энергоэффективности УОГ:
Е Р |
|
QР |
|
|
|
УОГ |
. |
(3.5.1) |
|
|
||||
УОГ |
|
N Р |
|
|
|
|
|
||
|
|
УОГ |
|
3.6 Фактический показатель энергоэффективности УОГ:
Q
ЕУОГ NУОГ , (3.5.1)
УОГ
где NУОГ – фактическая мощность, потребляемая УОГ, кВт. Определяется в результате замера.
7
4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ УСТАНОВКИ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА
4.1 Расчетное гидравлическое сопротивление УОГ, кПа:
|
|
|
|
|
ном |
|
2 |
|
|||
РУОГР |
РУОГном |
|
|
|
|
GУОГ |
|
, |
(4.1.1) |
||
|
|
|
ном |
||||||||
УОГ |
|||||||||||
|
|
|
GУОГ |
|
|
|
где Рном – потери давления в УОГ на номинальном режиме по технической |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
УОГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
документации, кПа; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Gном |
– массовый расход газа через УОГ на номинальном режиме, кг/с; |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
УОГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρном – плотность газа в УОГ при стандартных условиях по данным ПДС, кг/м3; |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
– плотность газа в УОГ при средних параметрах фактического режима, кг/м3: |
||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
УОГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
103 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
УОГ |
|
|
|
|
УОГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
(4.1.2) |
||||||
|
|
|
zУОГ R |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ТУОГ |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
zУОГ z1 УОГ z2УОГ / 2; |
|
(4.1.3) |
|||||||||||||||||||||
z1 УОГ |
1 10, 2 Р1 УОГ 6 0,345 10 2 |
В 0, 446 10 3 0, 015 |
(4.1.4) |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
1,3 0, 0144 |
Т |
1 УОГ |
283,15 |
|
; |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
z2УОГ |
1 10, 2 Р2УОГ 6 0,345 10 2 В 0, 446 10 3 0, 015 |
|
(4.1.5) |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
1,3 0, 0144 |
Т |
2УОГ |
|
283,15 |
. |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
где z1 УОГ , z2УОГ – коэффициенты сжимаемости газа на входе и выходе УОГ. |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
Номинальные значения zном , |
|
zном , |
|
ном для УОГ или АВО рассчитываются |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
путем подстановки соответствующих значений номинальных параметров. |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
4.2 Расчетная величина относительных потерь давления в УОГ, %: |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
РУОГР |
|
10 3 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
РУОГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
(4.2.1) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РУОГ |
|
|
|
|
8
5 РАСЧЁТ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСТАНОВКИ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА
5.1 Коэффициент энергетической эффективности УОГ:
К ЭЭ |
|
ЕУОГ |
. |
(5..1) |
|
||||
УОГ |
|
Е Р |
|
|
|
|
УОГ |
|
5.2 Коэффициент гидравлической эффективности УОГ:
К ГЭ |
|
РУОГР |
. |
(5.2.1) |
|
||||
УОГ |
|
РУОГ |
|
|
|
|
|
5.3 Коэффициент тепловой эффективности УОГ:
KТЭ |
|
QУОГ |
. |
(5.3.1) |
Р |
||||
|
|
Q |
|
|
|
|
УОГ |
|
Коэффициент тепловой эффективности используется для интегральной оценки фактического технического состояния трубных пучков секций АВО газа и контроля качества промывки.
5.4 Результат инструментального обследования считается положительным, если численные значения коэффициентов энергетической, гидравлической и тепловой эффективности, определенные в процессе испытаний, превышают или равны 90%.
Пример расчета коэффициентов эффективности фактического технического состояния УОГ приведен в приложении 4.
6 ТЕПЛОВИЗИОННОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ
Тепловизионное обследование проводится согласно РД 2-М-00154358-39-834- 08, «Методика проведения тепловизионного обследования».
Для определения нормативной (расчётной) температуры поверхности труб необходимо определить расчётную температура газа на выходе АВО газа по зависимости:
|
|
|
|
QР |
|
|
t |
|
t |
|
УОГ |
. |
(6.1) |
2УОГ |
|
|||||
|
1УОГ |
|
GУОГ с |
|
||
|
|
|
|
|
Решение о необходимости проведения тепловизионного обследования принимается по результатам оценки эффективности работы АВО газа, т.е. при неудовлетворительных значениях коэффициентов эффективности.
Тепловизионное обследование позволяет выявить дефекты теплообменных устройств АВО газа и организовать комплекс мероприятий по восстановлению расчётных параметров.
9
Приложение 1
(рекомендуемое)
Протокол испытаний установки охлаждения газа
Тип АВО |
|
Количество, ед |
|
|
Лист испытаний №_______ |
|
|
|
|
Дата: ____________________ |
|||
|
|
|
|
|
||
2АВГ-75 |
|
13 |
|
|
||
|
|
|
Время: ___________________ |
|||
|
|
|
|
|
||
АВГ-85 МГ |
|
1 |
|
|
КС: _____________________ |
|
|
|
|
|
|
Цех №___________________ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
Обозначение |
Единицы измерений |
Показания |
|
Барометрическое давление |
РА |
кПа |
99,0 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Температура воздуха |
|
|
tA |
°С |
6,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура газа на входе в УОГ |
t1УОГ |
°С |
43,0 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Температура газа на выходе из УОГ |
t2УОГ |
°С |
24,8 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Коммерческая производительность КЦ |
qКЦ |
млн м3/сут |
125,5 |
|||
Избыточное давление газа на входе в УОГ |
P1УОГ |
кгс/см2 |
72,15 |
|||
Потери давления газа в УОГ |
PУОГ |
кПа |
47,00 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Мощность вентиляторов УОГ |
NУОГ |
кВт |
868,44 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Плотность газа при стандартных условиях |
ρ0 |
кг/м3 |
0,68 |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 2 |
|
|
Технические характеристики аппаратов воздушного охлаждения |
|
||||||||
|
10000 |
|
|
|
125% |
115% |
100% (G = 70 кг/с) |
75% |
|
|
|
|
|
60 |
70 |
|
|
|
|
|
|
, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
9000 |
t 1 – t A |
|
|
|
|
|
|
|
50% |
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
АВО |
8000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АВО, |
7000 |
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
6000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
35% |
|
на |
5000 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузка |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
25% |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4000 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тепловая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2000 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
|
|
|
|
Разность температур газа в АВО, (t 1 – t 2), °С |
|
|
|
|||
|
Рис. 2.1 – Теплотехнические характеристики АВО газа типа 2АВГ-75 при 100% |
|
||||||||
|
|
|
|
включенных вентиляторов |
|
|
|
|||
|
10000 |
|
|
|
125% |
115% |
100% (G = 70 кг/с) |
75% |
|
|
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
|
|
, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9000 |
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
t 1 – t A |
|
|
|
|
|
|
|
50% |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
АВО |
8000 |
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АВО, |
7000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6000 |
|
40 |
|
|
|
|
|
|
35% |
|
на |
5000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузка |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
25% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3000 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тепловая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2000 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
Разность температур газа в АВО, (t 1 – t 2), °С
Рис. 2.2 – Теплотехнические характеристики АВО газа типа АВГ-85МГ при 100% включенных вентиляторов (при Р1АВО = 7,18 МПа, tА = 6,4 °С)