Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций

Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16 блочно-контейнерно­ го типа. Представляет собой бесподвальный автоматизированный агрегат, рассчитанный на работу в различных климатических рай­ онах. Все оборудование ГПА-Ц-16 размещено в отдельных транс­ портабельных блоках (рис. 3.18).

/// /// "///// /// /Л? "М ЛУ /// ЛУЦУ //?/// 7//

!г

4

Рис. 3.18. Компоновка газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16:

1— блок маслоохладителей; 2 — камера всасывания; 3 — блок маслоохлади­ телей; 4, 5 — шумоглушители выхлопа; 6 — воздухоочистительное устрой­ ство (ВОУ); 7 — диффузор; 8 — блок турбоагрегата; 9 — опора выхлопной шахты; 10 — блок вентиляции; 11 — блок КИП; 12 — блок автоматики; 13 — блок маслоагрегатов; 14 — шумоглушители камеры всасывания; 15, 16 — промежуточные блоки

241

На рис. 3.19. представлена компоновка ГПА типа ГТН-25 ИМ в индивидуальном здании. При применении в ГПА взрывозащищен­ ного электрооборудования целесообразно устанавливать ГТУ и центробежный нагнетатель в общем помещении, что в сочетании с боковым выхлопом позволяет использовать для них одну общую кран-балку.

Рис. 3.19. Компоновка ГПА типа ГТК-25 ИМ:

1 — воздухозаборная камера; 2 — вход воздуха в систему вентиляции кон­ тейнера; 3 — вытяжной вентилятор; 4 — кран-балка; 5 — бак уплотнительно­ го масла; 6 — центробежный нагнетатель; 7 — контейнер газовой турбины; 8 — контейнер вспомогательного оборудования; 9 — регулирующий клапан антиобледенительной системы; 10 — коллектор антиобледенительной сис­ темы; 11 — блок-бокс системы вентиляции и обогрева здания укрытия; 12— блок вентилятора системы вентиляции контейнеров; 13— трубопроводы си­ стемы вентиляции; 14— дополнительный бак очистки уплотнительного мас­ ла; 15— выхлопная труба; 16 — утилизатор; 17— блок насосов и вентилято­ ров системы охлаждения смазочного масла; 18 — блок насосов для подачи и слива масла из маслобака турбины

242

ГТУ стационарного типа, конструкция которой разработана фирмой "Дженерал Электрик" (США), заключена в контейнер и расположена на двух рамах, установленных на нулевой отметке. Контейнер оснащен индивидуальной системой вентиляции, обо­ грева и пожаротушения и разделен на отсеки турбогруппы и вспо­ могательного оборудования. В воздухозаборной камере (ВЗК) ус­ тановлены двухступенчатая система очистки воздуха и обводные клапаны на случай повышения гидравлического сопротивления этой системы. Очистка воздуха происходит вначале в инерцион­ ных фильтрах с отсосом пыли при помощи двух вентиляторов, затем в съемных кассетных фильтроэлементах. Для предотвраще­ ния повреждения кассетных фильтров перепадом давления при загрязнении их с возрастанием гидравлического сопротивления до 100 Па система защиты подает сигнал, после чего открываются люки обводной линии.

В противообледенительной системе предусмотрена подача го­ рячего воздуха после десятой ступени компрессора непосред­ ственно на вход ВЗК перед инерционными фильтрами. Для конт­ роля за необходимостью включения системы имеются как датчики температуры, так и датчики влажности окружающего воздуха.

На выпускной линии смонтирован утилизатор, использующий теплоту уходящих газов для подогрева воды в отопительной систе­ ме. Над утилизатором — обводной канал, позволяющий с помо­ щью жалюзи перепускать горячие газы мимо теплообменника.

В передней части контейнера (отсек вспомогательного обору­ дования), который имеет длину около 6,5 м, установлены: зубча­ тый редуктор, электрогенератор для собственных нужд, пусковой турбодетандер, масляные насосы с электродвигателями, клапаны топливной системы, небольшие местные щиты с измерительными приборами, позволяющие вести наладочные работы. Опорная рама в этом отсеке одновременно служит и масляным баком, в ней смонтированы охладители масла, фильтры и другое вспомогатель­ ное оборудование.

Контейнер имеет систему принудительной вентиляции, воз­ дух для которой отбирается из всасывающего тракта компрессора после фильтров второй ступени. Для обогрева контейнера в зим­ нее время используют электрические калориферы (при неработа­ ющей ГТУ). Для отопления и вентиляции всего здания существует самостоятельная система, в которую входит специальный бокс

243

сводяным калорифером, приточные и вытяжные вентиляторы.

Защ ита ГПА от пожара в пределах контейнера осуществляется

спомощью специальной автоматизированной системы, использу­ ющей углекислоту в баллонах. Для защиты от пожара в здании имеется специальная противопожарная система, в которой ис­ пользуют газ условного названия "Галон", малоопасный для персо­ нала и высокоэффективный в гашении пламени.

Масло охлаждают с помощью промежуточного теплоносите­ ля. В летнее время это вода, зимой — незамерзающая смесь воды и этиленгликоля. Для охлаждения промежуточного теплоносителя установлены два специальных, отличающихся увеличенной дли­ ной труб и большой толщиной (высотой) трубных пучка.

В здании ГПА под перекрытием установлен бачок-аккумуля­ тор масла для смазки подшипников в случае останова без штатно­ го маслоснабжения. Площадь здания достаточна для проведения среднего и капитального ремонта ГПА.

3.4.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ

Технологическая обвязка компрессорного цеха (КЦ) предназ­ начена для:

приема на КС технологического газа из магистрального газо­ провода;

очистки технологического газа от механических примесей и капельной влаги в пылеуловителях и фильтрах-сепараторах;

распределения потоков для последующего сжатия и регулиро­ вания схемы загрузки ГПА;

охлаждения газа после компримирования в АВО газа; вывода КЦ на станционное "кольцо" при пуске и остановке; подачи газа в магистральный газопровод;

транзитного прохода газа по магистральному газопроводу, ми­ нуя КС;

при необходимости — сброса газа в атмосферу из всех техно­ логических газопроводов компрессорного цеха через свечные краны.

В зависимости от типа центробежных нагнетателей, использу­ емых на КС, различают две принципиальные схемы обвязок ГПА:

схему с параллельной коллекторной обвязкой, характерную

244

для полнонапорных нагнетателей.

схему с последовательно-параллельной обвязкой, характер­ ную для неполнонапорных нагнетателей.

3.4.1. Требования нормтехнологического проектирования при разработке технологических схем КС

магистральных газопроводов

Для отключения компрессорной станции (цеха) от газопрово­ да необходимо предусматривать запорную арматуру с дистанци­ онным и местным управлением на всасывающих и нагнетатель­ ных шлейфах станции (цеха).

На каждом нагнетательном шлейфе также следует предусмат­ ривать обратный клапан.

На всасывающих и нагнетательных шлейфах компрессорной станции (цеха) между отключающей арматурой (станционные краны № 7 и № 8) и компрессорной станцией (цехом) следует пре­ дусматривать продувочные свечи для сброса газа из оборудования и трубопроводов.

При расположении компрессорных станций на расстоянии более 700 м от магистральных газопроводов необходимо устанав­ ливать дополнительные краны 7а, 8а, 17а, 18а на расстоянии 250 м от ограждения КС.

Для аварийной остановки компрессорной станции (цеха) сле­ дует предусматривать автоматическое отключение станции (цеха) от газопровода, сброс газа из оборудования и трубопроводов стан­ ции (цеха), а также останов всех газоперекачивающих агрегатов.

Необходимо предусматривать дублирование команды на ава­ рийную остановку.

Потери давления газа в технологических трубопроводах и обо­ рудовании компрессорной станции следует рассчитывать: в тру­ бопроводной обвязке — по проектным геометрическим характе­ ристикам: в оборудовании — по техническим характеристикам за- водов-изготовителей оборудования.

Потери давления газа не должны превышать величин, приве­ денных в табл. 3.9.

Рекомендуемые скорости газа и жидкости в трубопроводах компрессорной станции следующие:

245

Запорная арматура для технологических трубопроводов газа должна быть стальной.

На вспомогательных технологических трубопроводах (масла, воды, антифриза, воздуха и др.) в зависимости от давления и тем­ пературы среды следует применять арматуру:

из ковкого чугуна — при температуре не ниже минус 30 °С и не выше плюс 150 °С и давлении не выше 1,6 МПа;

из серого чугуна — при температуре не ниже минус 10 °С и не выше плюс 100 °С и давлении не выше 0,6 МПа.

На вибрирующих участках трубопроводов следует применять стальную арматуру.

246

На маслопроводах в пределах обвязки газоперекачивающих агрегатов и на трубопроводах масла в пределах здания компрес­ сорного цеха следует применять стальную арматуру.

Оборудование, трубы, арматуру и фитинги на всасывающих и нагнетательных линиях компрессорных станций и узла подклю­ чения КС следует рассчитывать на прочность по максимальному расчетному давлению нагнетания.

Дренажные линии, продувочные и сбросные свечи следует проектировать на максимальное рабочее давление в соответству­ ющих аппаратах и трубопроводах.

Давление гидравлических испытаний дренажных линий, про­ дувочных и сбросных свечей следует принимать равным давле­ нию гидравлических испытаний соответствующих основных тру­ бопроводов.

Выбросы газа из продувочных свечей на компрессорной стан­ ции необходимо размещать в местах, обеспечивающих безопас­ ные условия рассеивания газа.

Размещение и высоту продувочных и сбросных свечей, а так­ же выхлопных стояков следует определять в соответствии с требо­ ваниями раздела 9 норм технологического проектирования.

Газопроводы вне зданий и установок на площадках КС, как правило, следует прокладывать подземно. Допускается прокладка газопроводов надземно на низких опорах.

Маслопроводы следует прокладывать надземно на низких опорах. Допускается прокладка маслопроводов в подземных лот­ ках. Маслопроводы следует прокладывать с теплоспутником и теп­ лоизолировать.

Трубопроводы воздуха и антифриза следует прокладывать надземно на низких опорах. Допускается подземная прокладка трубопроводов воздуха и антифриза.

В местах пересечения надземными трубопроводами пешеход­ ных дорожек должны быть предусмотрены переходные мостики.

3.4.2. Технологическая схема газотурбинного компрессорного цеха с полнонапорными центробежными нагнетателями

В качестве примера рассмотрим технологическую схему КС-19а газопровода "Уренгой-Новопсков" (рис. 3.20).

247

248

ЕЬЕ

Рис. 3.20. Технологическая схема КС с полнонапорными нагнетателями

Компрессорный цех оснащен двухступенчатыми центробеж­ ными нагнетателями типа 235-21-1 с приводом от газотурбинного двигателя судового типа мощностью 10 тыс. кВт. Количество ГПУ-10 на КС-19а: шесть — рабочих, два — резервных.

Основное технологическое оборудование КС-19а — компрес­ сорные агрегаты, пылеуловители — приняты отечественного про­ изводства, воздушные холодильники газа — фирмы "Крезо-Луар" (Франция).

На площадке установки охлаждения газа размещено десять холодильников газа комплектно с арматурой фирмы "КрезоЛуар", а также трубопроводы и необходимая арматура пусковых контуров.

Сооружения и оборудование вспомогательного технологиче­ ского назначения — установка подготовки топливного, пускового и импульсного газов, емкость сбора конденсата размещены на от­ дельных площадках с учетом их технологического назначения, со­ кращения протяженности технологических коммуникаций и тре­ бований правил взрыво- и пожаробезопасности.

В технологической схеме КС-19а предусмотрены следующие основные процессы обработки газа:

1)очистка газа от пыли и жидкости;

2)компримирование газа;

3)охлаждение газа.

На компрессорной станции, кроме основных установок, для обработки газа предусмотрены:

1)система топливного, пускового и импульсного газа;

2)система промывки проточной части турбокомпрессоров;

3)система подпитки антифризом замкнутой системы охлаж­ дения масел;

4)система подготовки, потребления сжатого воздуха;

5)система обеспечения маслом.

Газ из магистрального газопровода Dy 1400 мм, проходя через восточный охранный кран (ВОК), поступает на узел подключения КС к магистральному газопроводу. Охранный кран ВОК предназ­ начен для автоматического отключения магистрального газопро­ вода от станции в случае возникновения каких-либо аварийных ситуаций на узле подключения, в технологической обвязке комп­ рессорной станции, цеха или обвязке ГПА. С целью повышения надежности работы КС и снижения потерь давления газа на тре­

249

ние на всасывании и нагнетании КС принята двухшлейфовая сис­ тема подключения.

Из узла подключения газ двумя входными шлейфами Dy 1000 мм при открытых кранах № 7 и 7а направляется на установку пыле­ уловителей. Подключение пылеуловителей — коллекторное. Очи­ щенный газ из пылеуловителей двумя трубопроводами Dy 1000 мм поступает на всасывание компрессорных агрегатов. Скомпримированный газ из компрессорного цеха направляется двумя трубо­ проводами Dy 1000 мм на охлаждение в аппараты воздушного ох­ лаждения (подключение АВО — коллекторное) и далее по двум шлейфам Dy 1000 мм через открытые краны № 8 и 8а в магистраль­ ный газопровод.

На магистральном газопроводе, после КС установлен запад­ ный охранный кран (ЗОК), назначение которого такое же, как и охранного крана ВОК перед компрессорной станцией.

Между всасывающим (входным) и нагнетательным (выход­ ным) шлейфами имеются перемычки Dy700 мм от каждого выход­ ного шлейфа после АВО газа на вход КС с установкой кранов № 36

и36а, байпасов Dy 150 мм с кранами № 36р и Збар, необходимых для предотвращения работы ГПА в помпажной зоне нагнетателя,

иобщего для обеих перемычек дроссельного крана № 37 Dy 700 мм. Они образуют пусковой контур компрессорной станции и пред­ назначены для работы агрегатов на кольцо перед нагрузкой и раз­ грузкой.

Входные краны № 7 и 7а имеет байпасные краны, предназна­ ченные для заполнения газом всей системы технологической об­ вязки компрессорной станции. Только после выравнивания давле­ ния в магистральном газопроводе и технологических коммуника­ циях станции с помощью крана № 76 производится открытие кра­ на № 7. Это делается во избежание газодинамического удара, который может возникнуть при открытии крана № 7 без предва­ рительного заполнения газом технологических коммуникаций компрессорной станции.

Обратные клапаны перед кранами № 8, 8а предупреждают об­ ратный поток газа со стороны нагнетания в сторону всасывания при переводе агрегатов на пусковой контур. Этот поток газа, если он возникнет при открытии крана № 8, может привести к обрат­ ной раскрутке центробежного нагнетателя и ротора силовой тур­ бины, что в конечном итоге приведет к серьезной аварии на КС.

250