Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций

линии и сооружения технологической связи, средства телеме­ ханики, противопожарные средства, противоэрозионные и защит­ ные сооружения, емкости для сбора, хранения и разгазирования газового конденсата;

здания и сооружения; постоянные дороги и вертолетные площадки, расположенные

вдоль трассы газопроводов, и подъезды к ним, опознавательные и сигнальные знаки местонахождения газопроводов.

При прохождении газа по трубопроводу возникает трение по­ тока о стенку трубы, что вызывает потерю давления. Поэтому транспортировать природный газ в достаточном количестве и на большие расстояния только за счет естественного пластового дав­ ления нельзя. Для этой цели необходимо строить компрессорные станции, которые устанавливают на трассе газопровода через каждые 80—120 км.

Объекты КС, как правило, проектируют в блочно-комплект­ ном исполнении. В большинстве случаев КС оборудуют центро­ бежными нагнетателями с приводом от газотурбинных установок илиэлектродвигателей. В настоящее время газотурбинным приводом оснащено более 80 %всех КС, а электроприводом — около 20 %.

К линейным сооружениям относят: собственно магистраль­ ный трубопровод; линейные запорные устройства; узлы очистки газопровода; переходы через искусственные и естественные пре­ пятствия; станции противокоррозионной защиты; дренажные уст­ ройства; линии технологической связи; отводы от магистрального газопровода для подачи части транспортируемого газа потребите­ лям и сооружения линейной эксплуатационной службы (АЭС).

Расстояние между линейными запорными устройствами (кра­ нами) должно быть не более 30 км. Управление линейными крана­ ми следует предусматривать дистанционным из помещения опе­ раторной компрессорной станции, а также ручным по месту. Линейную запорную арматуру необходимо оснащать автомати­ ческими механизмами аварийного перекрытия.

При параллельной прокладке двух и более магистральных га­ зопроводов в одном технологическом коридоре предусматривают соединение их перемычками с запорной арматурой. Перемычки следует размещать на расстоянии не менее 40 км и не более 60 км друг от друга у линейных кранов, а также до и после компрессор­ ных станций.

162

Для сглаживания неравномерности потребления газа крупны­ ми населенными пунктами сооружают станции подземного хране­ ния газа (СПХГ). Для закачки газа в подземное газохранилище СПХГ оборудуют собственной компрессорной станцией.

Вспомогательные линейные сооружения магистрального газо­ провода принципиально не отличаются от сооружений магист­ рального нефтепровода. К ним относят линии связи, вдольтрассовые дороги, вертолетные площадки, площадки аварийного запаса труб, усадьбы линейных ремонтеров и т. д.

В зависимости от конкретных условий эксплуатации состав сооружений магистрального газопровода может изменяться. Так, на газопроводах небольшой протяженности может не быть проме­ жуточных КС. Если в добываемом газе отсутствует сероводород или углекислый газ, то необходимость в установках по очистке газа от них отпадает. Станции подземного хранения газа сооружа­ ют не всегда.

Перед подачей в магистральные газопроводы газ необходимо подготовить к транспорту на головных сооружениях, которые рас­ полагают около газовых месторождений. Подготовка газа заклю­ чается в очистке его от механических примесей, осушке от газово­ го конденсата и влаги, а также удалении, при их наличии, побоч­ ных продуктов: сероводорода, углекислоты и т. д.

При падении пластового давления около газовых месторожде­ ний строят так называемые дожимные компрессорные станции, где давление газа перед подачей его на КС магистрального газо­ провода поднимают до уровня 5,5 — 7,5 МПа. На магистральном га­ зопроводе около крупных потребителей газа сооружают газорасп­ ределительные станции для газоснабжения потребителей.

На газопроводах в качестве энергопривода КС используют газотурбинные установки, электродвигатели и газомотокомпрессоры — комбинированные агрегаты, в которых привод поршнево­ го компрессора осуществляется от коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.

Вид привода компрессорных станций и их мощность в основ­ ном определяются пропускной способностью газопровода. Для станций подземного хранения газа, где требуются большие степе­ ни сжатия и малые расходы, используются газомотокомпрессоры, а также газотурбинные агрегаты, которые могут обеспечивать за­ данные степени сжатия. Для газопроводов с большой пропускной

163

способностью наиболее эффективное применение находят цент­ робежные нагнетатели с приводом от газотурбинных установок или электродвигателей.

Режим работы современного газопровода, несмотря на нали­ чие станций подземного хранения газа, являющихся накопителя­ ми природного газа, характеризуется неравномерностью подачи газа в течение года. В зимнее время газопроводы работают в режи­ ме максимального обеспечения транспорта газа. В случае увеличе­ ния расходов пополнение системы обеспечивается за счет отбора газа из подземного хранилища. В летнее время, когда потребление снижается, загрузка газопроводов обеспечивается за счет закачки газа на станцию подземного хранения.

Оборудование и обвязка компрессорных станций приспособ­ лены к переменному режиму работы газопровода. Количество газа, перекачиваемого через КС, можно регулировать включени­ ем и отключением числа работающих газоперекачивающих агре­ гатов (ГПА), изменением частоты вращения силовой турбины у ГПА с газотурбинным приводом и т. п. Однако во всех случаях стремятся к тому, чтобы необходимое количество газа перекачать меньшим числом агрегатов, что приводит к меньшему расходу топ­ ливного газа на нужды перекачки и, как следствие, к увеличению подачи товарного газа по газопроводу. Регулирование пропускной способности газопровода отключением работы отдельных КС при расчетной производительности газопровода обычно не практику­ ется из-за перерасхода энергозатрат на компримирование газа при такой схеме работы. И только в тех случаях, когда подача газа по газопроводу заметно снижается сравнительно с плановой (ле­ том) , отдельные КС могут быть временно остановлены.

Переменный режим работы компрессорной станции приво­ дит к снижению загрузки газоперекачивающих агрегатов и, как следствие, к перерасходу топливного газа из-за отклонения от оп­ тимального КПД ГПА.

Наибольшее влияние на режим работы КС и отдельных ГПА оказывают сезонные изменения производительности газопрово­ да. Обычно максимум подачи газа приходится на декабрь —январь, а минимум — на летние месяцы года.

Пропускную способность (млн. м3/сут в пересчете на стандарт­ ные условия при 293,15 К и 0,1013 МПа) однониточного участка га­ зопровода для всех режимов течения газа вычисляют (без учета

164

рельефа трассы газопровода) по формуле (3.1)

где D — внутренний диаметр газопровода, м;

рн и рк — давление газа соответственно в начале и конце участка газопровода, МПа;

А— коэффициент гидравлического сопротивления; А — относительная плотность газа по воздуху;

Тср — средняя температура по длине газопровода, К;

Zcp — средний по длине газопровода коэффициент сжимаемо­ сти газа;

L — длина участка газопровода, км.

Затраты мощности КС (кВт) можно определить по формуле (3.2)

где N{ — внутренняя мощность нагнетателя, определяемая по при­ веденным характеристикам нагнетателей;

0,95 — коэффициент, учитывающий допуски и техническое состояние нагнетателя;

цм — механический коэффициент полезного действия нагне­ тателя и редуктора (если имеется); для газотурбинных ГПА лежит в пределах 0,985 — 0,995, для электроприводных ГПА можно принимать равным 0,96.

При отсутствии приведенных характеристик нагнетателя допускается приближенное расчетное определение внутренней мощности нагнетателя (кВт) по формуле

(3.3)

где е = ■Р ,на1' — степень повышения давления в нагнетателе;

Р в е

Лпол — политропический КПД нагнетателя, при отсут­ ствии данных принимаемый равным 0,80.

Ок — производительность центробежного нагнетателя, млн. м3/сут (при 293,15 К и 0,1013 МПа),

ZBс, Твс — коэффициент сжимаемости и температура (К) газа на входе в нагнетатель.

165

6- 2 - 1 6 4

Расчеты показывают, что для прокачки газа с производи­ тельностью Ок = 90 млн. нм3/сут на участке трубопровода диа­ метром 1400 мм, L = 100 км необходимо затратить мощность около 55 МВт.

Для повышения эффективности работы газопровода и прежде всего для снижения мощности на транспортировку газа необходи­ мо на выходе каждой КС устанавливать аппараты воздушного охлаждения газа. Снижение температуры необходимо еще и для сохранения изоляции трубы.

Важным фактором по снижению энергозатрат на транспорт газа является своевременная и эффективная очистка внутренней полости трубопровода от разного вида загрязнений. Внутреннее состояние трубопровода довольно сильно влияет на изменение энергетических затрат, связанных с преодолением сил гидравли­ ческого сопротивления во внутренней полости трубопровода. Со­ здание высокоэффективных очистных устройств позволяет ста­ бильно поддерживать производительность газопровода на проект­ ном уровне, снижать энергозатраты на транспорт газа примерно на 10— 15 %.

Для экономии энергоресурсов, в частности для уменьшения затрат мощности КС при перекачке газа, а также с целью увеличе­ ния пропускной способности газопровода всегда выгодно поддер­ живать максимальное давление газа в трубопроводе.

3.2. КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ СООРУЖЕНИЙ И ГЕНЕРАЛЬНЫЕ ПЛАНЫ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ

Компрессорные станции на магистральных газопроводах со­ оружают с целью достижения проектной или плановой произво­ дительности повышением давления транспортируемого газа, при этом осуществляют следующие основные технологические про­ цессы: очистку газа от жидких и твердых примесей; компримиро­ вание газа; охлаждение газа.

На КС газопроводов транспортируемый газ компримируют до давления, обеспечивающего его подачу от источников газа до газораспределительных станций потребителей. Основными парамет­ рами, контролируемыми на КС, являются количество транспорти­ руемого газа, его давление и температура на входе и выходе.

166

По технологическому принципу КС делят на головные (ГКС), размещаемые обычно в непосредственной близости от месторож­ дений газа, и на промежуточные, располагаемые по трассе газо­ провода, в соответствии с его гидравлическим расчетом, на пло­ щадках, выбранных в процессе изысканий.

На ГКС газ не только компримируют, но и подготавливают для транспорта. Для обеспечения требований, предъявляемых к транспортируемому газу, на головных станциях газопровода производят сепарацию, осушку, очистку, удаление сероводорода и углекислоты, охлаждение и замер количества газа. На промежу­ точных КС обязательно производится очистка газа от механиче­ ских примесей и, при необходимости, охлаждение газа.

По типу применяемых на них газоперекачивающих агрегатов (ГПА) КС разделяют на:

станции, оборудованные поршневыми компрессорами с газо­ моторным приводом (газомотокомпрессорами);

станции, оборудованные центробежными нагнетателями с га­ зотурбинным приводом;

станции, оборудованные центробежными нагнетателями с приводом от электродвигателей.

Комплекс компрессорной станции включает, как правило, следующие объекты, системы и сооружения:

один или несколько компрессорных цехов; узлы пуска и приема очистных устройств;

систему сбора, удаления и обезвреживания твердых и жидких примесей, извлеченных из транспортируемого газа;

систему электроснабжения; систему производственно-хозяйственного и пожарного водо­

снабжения; систему теплоснабжения и утилизации теплоты;

систему канализации и очистные сооружения; систему молниезащиты; систему ЭХЗ объектов КС; систему связи; диспетчерский пункт (ДП) КС;

административно-хозяйственные помещения; склады для хра­ нения материалов, реагентов и оборудования; оборудование

исредства технического обслуживания и ремонта линейной части

иКС; вспомогательные объекты.

167

Компрессорный цех включает в себя группу ГПА, установлен­ ных в общем или индивидуальных зданиях (укрытиях), и следую­ щие системы, установки и сооружения, обеспечивающие его фун­ кционирование:

узел подключения к магистральному газопроводу; технологические коммуникации с запорной арматурой; установку очистки газа; установки воздушного охлаждения газа; станцию охлаждения газа (СОГ);

системы топливного, пускового и импульсного газа; систему охлаждения смазочного масла; электрические устройства цеха; систему автоматического управления и КИП;

вспомогательные системы и устройства (маслоснабжения, по­ жаротушения, отопления, контроля загазованности, пожарной и охранной сигнализации, автоматического пожаротушения, вен­ тиляции и кондиционирования воздуха, канализации, сжатого воздуха и др.).

Эффективность, надежность и безопасность оборудования КС обеспечивают с помощью технической диагностики состояния оборудования; поддержания оборудования и коммуникаций в ис­ правном состоянии; модернизации или реновации морально или физически устаревшего оборудования.

Оборудование компрессорной станции должно иметь техно­ логическую станционную нумерацию, нанесенную несмываемой краской или другим способом.

Основными задачами персонала, осуществляющего эксплуа­ тацию, техобслуживание и ремонт оборудования, систем и соору­ жений КС, являются:

осуществление заданного режима компримирования газа; обеспечение надежности, эффективности, экономичности

и безопасности оборудования и систем КС; обеспечение исправного состояния производственных зда­

ний, сооружений, территории; поддержание технического состояния оборудования на осно­

ве системы ремонтно-технического обслуживания; защита окружающей среды и эксплуатационного персонала

от опасных и вредных производственных факторов; организация и проведение работ по реконструкции, техниче-

168

скому перевооружению, модернизации основного и вспомога­ тельного оборудования.

Производственные объекты, оборудование и коммуникации КС эксплуатируются службами (участками):

газокомпрессорной — основное и вспомогательное техноло­ гическое оборудование, системы и сооружения компрессорного цеха;

энерговодоснабжения — электротехнические устройства КС, системы тепло- и водоснабжения, промышленной канализации;

контрольно-измерительных приборов и автоматизации — средства автоматизации основного и вспомогательного оборудо­ вания КС.

В обязанности газотранспортного Предприятия входит обес­ печение ведомственного контроля за организацией эксплуатации КС, в том числе:

контроль за организацией эксплуатации; контроль за соблюдением ПТЭ, ПТБ, ППБ и инструкций по эк­

сплуатации; периодический контроль за состоянием и техническое освиде­

тельствование оборудования, зданий и сооружений; контроль выполнения мероприятий, предусмотренных систе­

мой технического обслуживания и ремонта; контроль выполнения нормативно-технических и организаци­

онно-распорядительных документов; контроль за расследованием и учет нарушений ПТЭ и инст­

рукций по эксплуатации; оценка достаточности предупредительных и профилактиче­

ских мероприятий по повышению технического уровня эксплуа­ тации и предупреждению отказов в работе и производственного травматизма;

контроль и учет мероприятий по предупреждению аварий и готовности к их ликвидации;

ведение работы с заводами-изготовителями по претензиям; контроль за обеспечением государственных и региональных

требований по охране окружающей среды.

Бесперебойная работа КС обеспечивается согласованным функционированием всего комплекса сооружений, который по степени значимости может быть разделен на объекты основного и вспомогательного назначения.

169

6-3 -1 6 4

К основным объектам КС относят: площадки приема и пуска очистных устройств; установки очистки газа от механических примесей; компрессорный цех (КЦ); коллекторы газа высокого давления; узел охлаждения газа.

Объектами вспомогательного назначения являются: узел ре­ дуцирования давления пускового, топливного газа и газа для соб­ ственных нужд; электростанция для собственных нужд или транс­ форматорная подстанция при внешнем источнике энергоснабже­ ния; котельная или установка утилизации тепла уходящих газов; склад горюче-смазочных материалов; ремонтно-эксплуатацион­ ный блок; служебно-эксплуатационный блок; служба связи; объекты водоснабжения, канализации и очистные сооружения.

КС располагают, как правило, вблизи населенных пунктов (за границами их перспективного развития) с соблюдением противо­ пожарных и санитарных разрывов, которые зависят от диаметра газопровода, давления газа в нем и метода его прокладки и регла­ ментированы СНиП 2. 05. 06 — 85*.

Под строительство КС отводят участки земель, непригодные для жилого строительства и для использования в сельском хозяй­ стве. При определении размера участков под комплекс сооруже­ ний КС следует учитывать перспективы его развития. Площадки КС должны быть ориентированы по розе ветров таким образом, чтобы преобладающие ветры были направлены от компрессорно­ го цеха в сторону газовой обвязки или вдоль цеха. Как правило, КС располагают по одну сторону от магистрального газопровода.

Генеральный план КС (рис. 3.2) разрабатывают с учетом сле­ дующих основных положений: зонирование объектов КС в соот­ ветствии с их технологическим назначением; максимальное бло­ кирование объектов в целях сокращения территории и протяжен­ ности коммуникаций; соблюдение минимальных противопожар­ ных разрывов; обеспечение возможности подъезда автотран­ спорта к любому объекту; возможность расширения КС.

В высотном отношении положение площадки определяется рельефом местности, грунтовыми условиями и уровнем грунто­ вых вод. Для улучшения отвода поверхностных вод допускается сооружение насыпи высотой 0,5 —0,6 м, на участках с низкой не­ сущей способностью грунтов делают защитную подсыпку терри­ тории на высоту 0,6 —0,7 м. На косогорах площадку КС планируют в виде террас, располагая на них вытянутые (вдоль горизонталей)

170