Porshakov_B.P._Osnovnye_napravl._razrabotki_energosbereg._tehnologiy_truboprovod._transporta

Академические чmei/ШI

Academic lectш·ing

Среди множестuа rrpoбJicм, стоншнх IICJKJL r·юorюii IIJI0~11>1IIIJreii­

"ocтыo И, l3 Зll<lЧИTeЛLIIOii стеnени, O!IpeдCIOIIOIЩIX IICJKIIeKTJilll,J се

лалыrсйшего развитин, без прсувсли•rсiнrн мож11о на:шал, IIJIOfiлe~IY

CIIИЖCIIИSI расходов пpr1pOдiiOIO rаза 11а 11ужлы отрасл11. 13 IIастон­

шсе врсш1, коша отrаслL лобываст IICMIIOП1 м более 500 MjJJ1JL \1 1 ,-а Ja

В 1'011И ИМеет На 60ЛI>ШIIHCTLIC гаЗОВЫХ MCCTOJIOЖJLeitнii IIaJШIOIILYIO

JL06Ы'IY, СЖСГОДНО расходун На COбCТIICIIIIЫC IIYЖJLЫ OKOJIO 45-5()

млрл мJ тза, этu пробле~1а ВL>Iглнлит особенно остро. Если к ло~1у

добаLНПЪ, ЧТО !IpHpOдHЫii газ ПрИIIад.г!СiКИТ К IICBO'I06IIOIIJIHel-lbl~l

ресурсам страны, что OCIIOLНIЫC газовые мссторождСIIШI уже в Зllа­

ЧIПелыюй степени выработаiiЫ, а те, ЧТО llрИдСТСН OCII<IIIII<ПЪ В бюrжаiiшис годы- 1ra морс, гнс стоимос1ъ добывасмоп> кубомет­

ра в нссколr,ко раз uыше, че\1 на ра-зрабатываемых лсiiствуюiних

месторождсниих, вonpoci,I эко1ю~rии добываемого 1аза требуют к себе CaMOI'OcephCJIIOГO OTHOIUCIIШI.

Анализ структуры и ~rасшл.tбов nотрсблеliШI TOIIJIIШllo-·JIICpн:­

пi'Iecкиx ресурсов по отрасли сшшстс.·н)ствует о то,\1, •по 11х расхо­

ды СОСТаUЛНЮТ ОКОЛО 80 \IЛН Т у. Т., ИЮI !lpИ~IC[1HO 9% BCCIO 11<11111-

0II<UibiiOГO пoтpcб;IeншiiicpuiiЧIIЫX энср1орссурсов. При ТIО\1 рас­

хал. энергоресурСОВ В HallбO.lbl!leЙ CTeiiCIIИ ll['>IIXOJIIIТC51 11(1 \laiiiCT- p;Hli>IIЫЙ траНСПОрТ газа IП OT.JaJieHHblX paiiOIIOII CTp<llll,l 11 llCIIT- paЛl>IIЫe и nромышленнi>Iе репюн1,1 России (ciJЫIIIC !\0%).

Отсюла следует, что nроблс\rа СI1иженш1 затрат 'Jiicpгopccypcoв

по отрасли u nервую очсреш, дo;Iжlla быть 11а11равлсна 11а rювшtic­ IIIte эффеКП1ВНОСТ11 рабОТЫ КО\1ПрСССОр11ЫХ CT<lllllИii С 011Т11\11П~\­ ШIСЙ рсжимоu работы 11 повыше\IJ!е\1 КПД ycтaiiOШICIIIJыx 11а IIIIX rюопсрекачиваюших агрегатов. Эта задача в зна•I!пслыюi-i cтcllc­

HII усложннетен, есл11 nриннть uo ШIII\I<IIIИC, что КПД эксплуаiii­

русм ых 11а ,·азопро13одах газотурб111111 ых устано1юк, cy\I \Iарнан .\IOIILIIOCTb КОТОрЫХ СОСТi1Ш151СТ СНЫШС 1\0% ОТ MOШIIOCПI UCCX друГИХ устанонленных Jгрег~поu, по разным объекпанiЫ\1 nричlнlа:\1 'Iас­ то НаХОдiiТСЯ На ypOLIIIe 20-22%, 11 CCJIII IIpИЗH<lTb П[1<lBOI\1CpHЫ~I

утверждение, что зanacou nриродного гюа u стране, при сжегол­

IIОЙ его добыче на уровне 530 1\IЛp;r м) о IОд, хuапп нешюп1~1

более чем на 20-25 лет (u условинх, что nримерно 10-13% газа

остается в пл <1стс).

IЗ силу того, что основные rilзouыe месторождении России llа­

ходнтсн вдали от основных потребителей и газ нельзн н достато•I­

ном количестве трансnортиронзть только за счет nластового лuв­

леllин, nодача природного газа н uентра.1ьные и ГIJюмышлеllные

5

раi'юны стр<t11ы. а также в бmiЖIICC 11 ш1лы1се Jарубсжьс осущестн­

Шiстсн 110 M<liiiCip<!!IbllblM ПIЗOII\IOIIO}\aM раЗЛИЧIIОГО llllaMCTpa С

помошыо гaзoiicpcК<I'IItllaiOIШIX <tгрсгатов, устанав:н1ваемых 11а

KOI\IIIpcccopiiыx станшtнх через каж;tые 100-\50 км.

При IIaJLeiiии пластоiюi·о ;щuлсниs1 1·аза на месторождениях око;ю

н11х стронт так 11азыuаемые дo.JIC/l.HIIЬ!e компрессорflые cma11цuu, mc

I\aHЛCIIIIC ГаЗа IICpeд ПOJla'IeЙ его Н МаГИСТр<UlЬНЫЙ ГЮОП(ЮLIОД ГIОЛ­

НИМаСТСН до уrюв11н 5,5-7.5 МП<t.

Именно зяесь, около п1зовых месторожлс11нй, IIOJHИK<teт олн<t

из первых r1роблсм, свнзанная с эффективностью работы uccii

газотранспортноii системы стр<tны. Стремление к повышению

добычи га1а во что бы то ни стало привод1п к отклонс11ию от оппtмалi,IIОГО режима работы скuажины, рюрушению се при­ забоi1но~i зоны 11, как следстuис, выносу излишнего количе­ ства песка 11 разрушенноii породы на поверхность. В свою оче­ рею, :но вызынает необходимость в обеспечении повышенной

очистки газа от песк<t и шлаl\1<1 перед полачей его в газопровод.

Трудносп1 с обеспечением качественной очистки и nодготов­

ко!i газа к транспорту на головных комnрессорных станциях

нриводнт к необходимости устанавливать очистные устройства на каждоii последуюшей CTJHUИI1, чтобы, по возможности, из­

бежать из11оса газотранспортного оборудования компрессор­

IIЫХ станций, СIIизить загрязнсн11с проточноii части газопро­ нода, yucJHI'IИU тем самым его пропускную способность, и зна­

читс;Iыю CIIИЗIIТL, затраты энсрп1н 11а перекачку тр<tнспорти­

руемого гю<t.

Вес это свидетельствуст о том, что транспорт гюа н<t большие

расстояния прсдстаuляет собой весьма сложную техническую за­ ШI'Iу, от решсннн которой во многом зависит развитие газовоi'I

промышленносп1 11 экономики страны в целом. а сама Компрес­

сорнан станвин - это сложное инженерное сооружение, nризван­

IIОС обссrн~чивать все основные технологичсск11е процессы по под­

готоuке и транспорту природного г;э.за.

Режим работы современного крупного г<tзоnроuода хар<tк­

теризустся нер<tв11омерностью подачи газа как в течение года,

так и из года в год. В зимнее время газопроводы работ<tют, как nравило, в режиме максимальной подачи газа, а в летнес врс­

мн, когда nотребление газа снижается,- в режиме минималь­

ной 110д<tчи газа.

6

Оборулоuа1111С 11 обнизка KO\IItpeccopllыx cтatlttllii 11p11Ctюco6-

:Iclll•l, в ollpcлeлCIIIIOii ~1срс. к IICpC~ICIIItoмy режиму рабо1н l·a·ю­ llpouoлa. Кот1чеслю газа. 11срска•111Васмого чсрсJ ком11рсссор11ую

CTaHILИIO, рсгуЛ11руСТСИ 1\KJIIO'ICIIIICM11 OTKJIIO'ICIIIICJ\1'IIICJI;tрабта­

ЮЩИХ 1а:юперска•1иваю1шtх агрстатов, IIJMCIICIIttcl\1 частоты вра­

ШСIIИИ IIСIIТробсжного l!aгt!eтalcmt ,-,па и т. п. Ою1ако во всех cJJy- 'I<HIXСТрС~НПСИ К TOI\Iy, ЧТООЫ !IC06XOJIII\IOC KOJIII'ICCТI\0 !<На IICpc-

кa•laTb Mef!ЫLJIIM 'IIICJIOM aгpC!aTOII, 'ПО. CCICCТIICIIIIO, llpli!IO!llll К

\lel!bllJCMY paCXOJlY TOIIJIIII\1101'0 1·аза 11<1 II}'Жlll>l IICJ1CK<I'IKII 11, как

слсдслнtс, к yвcJIII'ICIIИIO I!Oll<t'llt 1ouap110to t·aJa IIOipcбитc:I}t\1.

Ce·юl!!ll>IC кo:tcбalltHt в tiO,'ta•tc taJa 110 IaJo!lpoвoлy. и·J-Ia !!Cpati-

I!Oмcptюl·o noтpcбnci!ШI Н TC'ICIIIIC 1o:ta IIJIO~Il>IIIIJICIIIIЫ\111, KO\I\Iy- l!<l.JIЫI0-6ЫTOBЫMII И друГИМИ IIOTpcбti!CJIН\111, 11J1111IO)l}IT К i!Cp<111110- \1Cp110\IY испол1.зова1111ю ycтaнoв,'ICIIIIOI о обору;юва1111И, ct о IIJIOcтoю, CII!IЖCIII110 CpCдHCГO,'lOBOii 1<11T>YЗKII laJOIICpCK<I'II11\<ll011lll.\<ll- pcгaTOB И, КаК C.JieдCТIJIIC, llepcpaCXO,'lYTOIIJIIIIJIIOIO la·Ja 11 pc-Jy.'IIII<!- TC OTI<..ilOIICIIШI peЖli~IOU ра601 Ы CT<ll!llllll ОТ OIITil\la:IЫIЫX.

Колебанин \lcж;ry \laкcllчa:Iыtoii IIOJl<t'lcii1aJa 11 HШI!tlii 1н:р11о.t

11 1\IIIIIИJ\IaJIЫIOii IIO,bl'ICiiСГО 1J .lCTI!IIii 110 o·I;Ic;lt,!IJ..,I\1 Ia·JOIIJIOIIOJla\1

\ЮЖСТ ;юсп1гатL> вc:III'IIIIIЫ 1.5--2.0. Пр11 так11х кo;lcбaiiHSI.\ 11 IIO,'ta-

чc га"Jа 110 K0\1ПpcccopiiOi.l cтaiiilllll ко:1сба1111Н в ·1атратс ~ЮIIli!OCIII

а1·рсгатов 11а 11срскачку га'Jа .1ОСП1гают t!CJII1'11111Ы IJOP}I;tкa 4.0--6.0,

'ITO,CCTCCTHCIIIIO, ПpiiiiOДIIТ К HC;LOИCIIOoii>JOB<liiiiiO }'CiilllOII:ICIIIIOii

:\IOШIIOCПI KO,\IIIJ1CCCOpiiOii CT<l!lllllll, рабо!С at·pclaiOB IIJ111 'I<ICHI'I- III>IX нагружах и, как С1С.1СПНIС. псрсрасхолу :тсрп1и 11а IIYЖ'll·l

псрекачки.

Од11им 111 способон cтaбlt.lll'J<tllllll пола•111 га-за 110 гa·юiiJ10LIO,'t<t\l

в течение года нu:1нстсн. в •1астности. сооружс111tс 11 IICIIO.'ti,JOBa-

шte ПОДЗСМIIЫХ XJ1<1HIIJIIIIJI U paiiO!I<1X СГО кру1111010 1101pc6;1CIIJI}I.

Прн HaJHIЧИII IIOJJC\IIIЫX xpallll,'IIJШ 11 :1етн11ii IICpllOJl 11 1111х ·Jака­

чивастсн оnре:rеленнос ко~111чсстuо 1·aJa. а ЗII.\Юi'l. ко1ла IIOtpcбllocл, в 1·азс возрастает. IIJ10IICXOJIП отбор 1аза 1п xpa1111..'111lll.

Нарнду с :.>Tit\1, в yc:IOUIIHX, когза 1aJ исrю;Jьзустоl как TOit-

ЛIIt.IO 11<1 ТСПЛОВЫХ J;ICKTJIOCT<IIIШIHX, 11\)11 O!lpC;Ie;ICIIIIЫX !.!СНаХ 11<1 :meprOHOCiiTC!III, BOJJ\IOЖCH 11 такоii peЖII~I рабОЛ>I: 11 'JII\IlllliiIIС­

риод ко~шрессор11ыс cгal!Llllt1 по;u1ют ra'JoctiOIIIIЫ\1 rютрс611тс­ ю1м, тсnлонан электростанш1я работает либо на Ж11дКО~1, либо

на твердом тоrJливе, et в летниii период эксп:1уатаLtии. nри Оllрс­

делснном избытке природ11ого газа, э,1ектростаннин \tожет IIС­

рсхолить на гю.

7

На компрессорных станниях ОАО <<Гюпром•> в нZ~стояшее вре­

мя u эксплуаташ1и находится более 4000 ГПА различных типов с

обшеii устаiюшtеllной мощностыо сuыше 41 млн кВт. НZ~иболь­

шиii удсльныii вес в структуре парка ГПА имеют при :лом газо­

турбинные Zlгрсгаты -около 74% (из которых примерно 66% вы­

ПОЛIIСIIО на базе станионарных гZ~зотурбинных установок и около

34% - на базе аuиаuионных и судоuых).

Электроttриво;шые ГПА состаDляют почти 18,5%, а газомото­ комllрессоры (поршttе13ые компрессоры с приводам от двигателей внутреннего сгорания, работаюшие на газе) - около 7,3% от об­

щего числJ установленных агрегатов.

По YCTZIIIOШieltHOЙ MOЩIIOCПI газотурбинные агрегаты COCTZILI-

ШIIOT примерно 86% от обшей мощности всего пщжа агрегато13; электроприводвые - около 13%, а газомотокомпрессоры - 1%.

КСТZIШIОНарным газотурбинным устанонкам, спеuиально

спроектированным для использовZ~ния на газопроводах, отно­

снтся установкн Уральского турбомотарного завода (УЗТМ): ГТ-6-750, ГП~-6. ГТК-16, ГТН-25; Невского машиностроитель­ ного заuода им. IЗ.И. Ленина (НЗЛ): ГТК-5, ГТ-700-5, ГТ-750-6. ГТК-10-2, ГТК-10-4, ГТНР-10, ГТК-16, ГТН-25. На КС эксплу­

атируются и стаuионарные устаноuки импортного произuодства

типа ГТК-IОИ (MS-3000) и ГТК-25И (MS-5000), выпускаеl\1ые по mщензии фирмы <<Дженерал Электрик•> (США), а также уста­ нонки типа <<Аврора•>, <<Дон- 1, -2 и -3•>, изготовленные Брненс­ ким заводом (г. Брно, Чехия).

К ;:шиаприводным относятсн ГПА, где приводам нагнетателя яuляется гJзовая тypбtttia авиzшионного типа, спеuиально рекон­ струироваttНШI для использования на компрессорных станuиях. К

установкам этого типа следует отнести ГПА-U-6,3; ГПА-U-6,3/76

н ГПА-U-6,3/125 с днигателем НК-12СТ, ньшускаемые Самарс­ ким моторастроительным объединением им. Фрунзе и Сумсю11\t машиtюсrроительным объединением. Последним осушествляетсн

и сборка ГПА типа ГПА-U- 16 с двигателем НК16СТ, выпускае­

мым Казанским моторастроительным объединением.

Типы и характеристики газотурбинных агрегатов, используе­

мых на газопроводах, приведеныв табл. 1.

К ttреимушсствам ГПА с газотурбинным типом приuода следу­

ет отнести: uысокую удельную мошность на единицу массы, uоз­

можность регулировании подачи технологического газа за счет

изменения частоты врашенил силовой турбины, относительно

8