книги из ГПНТБ / Хушпулян, М. М. Технико-экономические показатели современных компрессоров и установок

Выпускаемые фирмой агрегаты имеют оппозитное расположе­

с одинаковым диаметром коренных и мотылевых шеек, равным 499 мм. Впускные воздушные ресиверы диаметром 553 мм. имеют двойные стенки, пространство между которыми запол­ нено эпоксидной смолой для уменьшения шума. Для компрес­ сора Z-330 фирмой сконструированы новые турбокомпрессо­ ры типа ЕТ-24. Холодильники продувочного воздуха смонтиро­ ваны на специальных подставках над маховиком и соединяются короткими патрубками непосредственно с турбокомпрессорами и ресиверами. Запуск осуществляется с помощью винтового де­ тандера, использующего для работы газ высокого давления. При этом на турбокомпрессор двигателя подается воздух o r специальной пусковой турбовоздуходувки, работающей на газе низкого давления (около 2 кгс/см2). Она подает воздух на тур­ бокомпрессор также и при частичных нагрузках двигателя, вы­ полняя таким образом функции воздушных сопел, применяв­ шихся в предыдущих моделях этого компрессора. Применениеуказанной пусковой системы исключает необходимость в воз­ душных компрессорах и больших емкостях для хранения пуско­ вого воздуха. При испытаниях опытного образца компрессора Z = 330 был получен к. п. д., равный 37,5%.

Приведенные в табл. 3 газомотокомпрессоры фирмы «Ку- пер-Бессемер» полностью автоматизированы. Управление ком­ прессорной станцией может осуществляться как с местногощита, так и из центрального диспетчерского пункта (ЦДП)„ расположенного на расстоянии 120 км. Большой интерес пред­ ставляет система поддержания номинальной загрузки компрес­ сора при переменных давлениях на всасывании и нагнетании агрегата, -получившая название «Варсуди» (Varsudi). Эта си­ стема основана на том, что при изменении объема мертвогопространства компрессорных цилиндров путем открытия или за­ крытия карманов обеспечивается регулировка производительно­ сти компрессора.

Мощные газомотокомпрессорные агрегаты фирмы в основ­ ном предназначены для работы на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Наметившиеся тенденции в развитии современного газомо-- токомпрессоростроения включают следующее:

повышение агрегатной мощности при максимальном умень­ шении удельного веса газомотокомпрессора;

совершенствование системы газотурбинного наддува и пере­ хода на «чистый» турбонаддув с относительно повышенным из­ быточным давлением наддувного воздуха, равным 1,56 кгс/см2;.

тщательная отработка рабочего процесса и внедрение систем автоматического поддержания оптимального состава смеси, опе­ режение зажигания на всех режимах газового двигателя и.

30

■обеспечение оптимального режима работы агрегата в зависи­ мости от изменения температуры и давления внешней среды; применение оппозитного расположения компрессорных ци­

линдров; использование прямоточных клапанов и нейлоновых клапан­

ных тарелок; применение компрессорных цилиндров моноблочной конст­

рукции с установленными дополнительными емкостями перед всасывающими и за нагнетательными клапанами для глушения пульсаций компримируемого газа и сведения до минимума виб­ рации трубопроводной обвязки;

внедрение блочной поставки ГМК со всем вспомогательным оборудованием.

Перечисленные технические усовершенствования в современ­ ном газомотокомпрессоростроенин стали общепринятыми на­ правлениями, обеспечивающими высокую технико-экономиче­ скую эффективность выпускаемых газомотокомпрессоров боль­ шой и средней агрегатной мощности.

В табл. 3 приведены основные технические показатели газо­ мотокомпрессоров большой мощности ведущих зарубежных фирм. Все машины, кроме компрессоров фирмы «ИнгерсоллРэнд», имеют двухтактные двигатели.

Характерной особенностью конструктивных решений послед­ них моделей газомотокомпрессоров, перечисленных в табл. 3, является V-образное расположение силовых цилиндров и оппозитное — компрессорных.

4.СОВРЕМЕННЫЕ ПЕРЕДВИЖНЫЕ

ИПОЛУПЕРЕДВИЖ НЫ Е КОМПРЕССОРНЫЕ УСТАНОВКИ

Специфика нефтегазодобывающей промышленности обусло­ вила необходимость выпуска передвижных и полупередвижных компрессорных установок большого типоразмерного ряда. Од­ нако, несмотря на очевидные технико-экономические преиму­ щества, выпуск этих установок длительный период задержи­ вался главным образом из-за большой металлоемкости, гро­ моздкости, плохой уравновешенности поршневых компрессоров и, следовательно, нетранспортабельности.

В связи с совершенствованием газомотокомпрессоров, за­ ключающемся в увеличении литровой мощности цилиндров за счет применения наддува, обеспечении хорошей уравновешен­ ности, уменьшении веса газомотокомпрессоров за счет V-образ- ного расположения силовых цилиндров и оппозитного — ком­ прессорных, применении легких сплавов, дополнительных емко­ стей к компрессорным цилиндрам для гашения пульсации

32

компримируемого газа и других мероприятиях позволили по­ высить частоту вращения современных газомотокомпрессоров средней мощности с 300 до 1000 об/мин. Кроме того, эффек­ тивное решение рациональных систем охлаждения установок с использованием атмосферного воздуха и использование совре­ менных средств автоматики обеспечили реальные условия для конструирования эффективных и высокотранспортабельных пе­ редвижных и полупередвижиых компрессорных установок.

Последние 10—15 лет характеризуются выпуском большого числа передвижных и полупередвижиых компрессорных уста­ новок для компримирования нефтяного газа и воздуха в боль­ шом диапазоне производительности и давлений нагнетания. Применение их в нефтегазодобывающей промышленности зару­ бежных стран, в особенности в США, в настоящее время при­ няло такой массовый характер, что значительная доля общего объема выпускаемых газомотокомпрессоров приходится на до­ лю передвижных и полупередвижиых компрессорных устано­ вок. Они выпускаются всеми ведущими компрессоростроитель­ ными фирмами.

Таблица 4

Технические показатели передвижных компрессорных агрегатов

В табл. 4 приведены основные технико-экономические пока­ затели передвижных компрессорных установок моделей НМВ

и TVM, выпускаемых фирмой «Кларк» на базе газомотокомпрессорных агрегатов.

Представленные в табл. 4 передвижные компрессорные ус­ тановки, блочно смонтированные на облегченных, но жестких рамах, не зависимы от транспортных средств, могут использо­ ваться в качестве как передвижных, так и полупередвижных ус­ тановок. В зависимости от срока эксплуатации установки на объекте она может быть снята с лафета и эксплуатироваться как стационарная. Такое конструктивное решение помимо всех других преимуществ создает условия для рационального ис­ пользования транспортных средств.

Так как к компрессору каждой модели могут быть подобра­ ны соответствующие нормальные ряды компрессорных цилинд­ ров в зависимости от изменения давления всасывания, нагнета­ ния и производительности, каждая установка в пределах обусловленной номинальной мощности силовой части газомотокомпрессора может работать в широком диапазоне давлений нагнетания и производительности. В соответствии с этим в ре­ зультате эффективного использования энергии пластового дав­ ления повышаются технико-экономические показатели установ­ ки и существенно уменьшается стоимость ■компримирования. Все перечисленные в табл. 4 модели газомотокомпрессорных установок применяются в нефтедобывающей промышленности для сбора, транспорта и хранения газа, газлифтной эксплуа­ тации скважин, закачки газа в пласт с целью поддержания пластового давления, сжижения газа, опрессовки газонефтепроводов сжатым воздухом, для бурения с применением сжатого воздуха и др.

Двигатели моделей TVM, НМВ являются двухтактными с V-образно расположенными силовыми цилиндрами. Учитывая высокую технико-экономическую выгоду, к указанным моделям применен газотурбонаддув. Системы подачи воздуха и топлива выполнены так, что двигатели перечисленных моделей способ­ ны реагировать на изменения скорости и нагрузки в большом диапазоне их.значений. Предусмотрена надежная система авто­ матического регулирования, контроля и защиты установки.

В передвижной компрессорной установке марки НМВ-10 наддув силовых цилиндров осуществляется с помощью оппозитно расположенных продувочных цилиндров. Такая установка вместе с системой охлаждения смонтирована на общих легких, но жестких рамах, позволяющих транспортировать ее на пере­ движном лафете без нарушения правильности линии коленча­ того вала и соосности валов других механизмов установки.

Во всех перечисленных моделях применено двухконтурное охлаждение, т. е.' система с двумя теплоносителями, где первич­ ный контур является циркуляционным, вторичный — прямоточ­ ным, в данном случае воздушным. Охлаждение циркуляцион­ ной воды, омывающей зарубашечное пространство силовых и

34

компрессорных цилиндров, исходящего из агрегата масла и компримируемого газа осуществляется воздухом, принудитель­ но подающимся с помощью вентиляторов на охладители.

На рис. 8, а, б представлены полупередвижные компрессор­ ные установки фирмы «Кларк». На рис. 8, а приводом является газовый двигатель, смонтированный в едином блоке с компрес­ сором. Мощность этих установок 825—1000 л. с. В установках, изображенных на рис. 8, б, оппознтные компрессоры приводятся в движение от газового двигателя или дизеля мощностью 330— 660 л. с. На всех указанных передвижных установках с проти­ воположной стороны пульта управления агрегата на этой же общей раме смонтирована система охлаждения. Для более мощ­ ных установок она монтируется на самостоятельной раме. Обе рамы через соответствующую трубопроводящую обвязку соеди­ няются между собой. Воздухоохлаждающие системы в конст­ руктивном отношении выполняются по-разному в зависимости от мощности установки и кратности охлаждения компримируе­ мого газа. Расположение радиаторов по отношению к раме установки может быть вертикальным, горизонтальным и на­ клонным. При компоновке радиаторов руководствуются'необ­ ходимостью обеспечения максимального охвата их поверхности проточным охлаждающим воздухом, принудительно направляе­ мым вентилятором. Для обеспечения высокого значения к. п. д. вентилятора соответствующими расчетами определяют его шаг и стремятся к установлению минимального зазора между тор­ цом лопатки вентилятора и образующей поверхностью горло­ вины вентиляционной шахты. Значение этого зазора обычно не превышает 1,5—2,5 мм.

Вентиляционная шахта герметична, поэтому циркуляцион­ ный воздух поступает только с открытой части шахты, благода­ ря чему имеет заданное направление и расчетную скорость.

Поскольку в рациональной системе охлаждения двигателей перепад температур обычно не превышает 5° С при достаточно высокой средней температуре воды, выбор системы охлаждения установок осуществляется путем сопоставимых расчетов. Двух­ контурная система охлаждения обеспечивает высокий термоди­ намический к. п. д. установки и независимость систем охлажде­ ния от агента охлаждения замкнутого контура теплоносителя. Преимущество такой системы состоит также в том, что она:

обеспечивает чистоту поверхности охлаждения зарубашеч- т[ых пространств двигателя, компрессора, поверхности тепло­ обменных аппаратов и радиаторов, в связи с чем улучшает ус­ ловия эксплуатации установки;

позволяет повысить температуру охлаждающей воды до оп­ тимально допустимой величины, устанавливать минимальный температурный перепад входящей и выходящей охлаждающей воды, обеспечив тем самым высокоэффективный термодинами­ ческий режим работы установки;

4 6

делает излишним химическую очистку воды;

мого агента, поступающего в охладитель, определяется поверх­ ность охлаждения и соответственно размеры охладителя.

Двухконтурная система охлаждения в дополнение к выше­ перечисленным преимуществам сводит до минимума число цир­ куляционных насосов и упрощает трубопроводную обвязку ох­ лаждающей системы.

Привод вентилятора может быть электрическим, механиче­ ским от первичного или вспомогательного двигателя и гидрав­ лическим. Применение гидротурбины в качестве привода вен­ тилятора в современных передвижных установках приобретает доминирующее значение ввиду возможности управляемого ре­ гулирования частоты вращения вентилятора, простоты конст­ рукции и малой металлоемкости системы привода. Наряду с фирмой «Кларк», передвижные компрессорные установки вы­ пускаются также фирмой «Ингерсолл-Рэнд».

В табл. 5 приведены основные технические данные газомотокомпрессоров средней мощности, выпускаемые фирмой «Ин- герсолл-Рэнд».

Эти модели имеют четырехтактные двигатели и смонтирова­ ны,на легких, но жестких рамах. Вследствие V-образного рас­ положения силовых цилиндров и оппозитного — компрессорных выпускаемые передвижные установки хорошо уравновешены, имеют малые вес и габариты, легко транспортабельны.

37

В этих компрессорных установках предусмотрены новый тип автоматического контроля и защиты, а также система наддува двух видов: газотурбинного и механического с помощью про­ дувочных насосов, обычно оппозитно расположенных с компрес­ сорными цилиндрами.

Передвижная компрессорная установка, смонтированная на базе газомотокомпрессорного агрегата марки 12-Т эффективной мощностью 1000 л. с., имеет по шесть в каждом ряду V-образ- но расположенных силовых цилиндров, к которым применен газотурбонаддув. Компрессорная часть выполнена на оппозитной базе. Цилиндры оснащены дополнительными емкостямигасителями пульсации. Вся установка хорошо уравновешена,

выполнены из оребренных трубок, которые расположены гори­ зонтально в нижней части вентиляционной шахты. Каждый теп­ лообменный охладитель соединен с соответствующей системой охлаждения, обеспечивающей принудительную циркуляцию. Установка смонтирована на общей жесткой раме и не связана с передвижным лафетом.

Компрессорная установка мощностью 1320 л. с. может быть как передвижной, так и полупередвпжной. Особенность ее — ос­ нащение двумя воздушно-охлаждающими системами, так как здесь требуется охлаждение компримируемого газа после по­ следней ступени сжатия. В связи с этим в нижней части газо­ охладительной установки предусмотрена емкость для сбора и откачки конденсата.

Помимо передвижных установок, смонтированных на базе газомотокомпрессоров, почти все вышеперечисленные фирмы выпускают оппозитные компрессоры, для которых в качестве привода могут быть применены электрический и газовый дви­ гатели, дизель и др. Поэтому оппозитные компрессоры пред­ ставляют широкие возможности для создания большой номен­ клатуры передвижных и полупередвижных компрессорных установок. Это направление позволило в короткие сроки осна­ стить промышленность эффективными компрессорными уста­ новками с большим диапазоном давлений нагнетания и произ­ водительности.

На рис. 9 представлена схема оппозитного компрессора трех моделей RDL фирмы «Ингерсолл-Рэнд». Передвижные и полупередвижные компрессорные установки на базе указанных моде­ лей с разнохарактерными видами привода весьма эффективно применяются в нефтегазодобывающей промышленности, отвечая ее специфическим условиям и требованиям.

Мощность представленных в табл. 6 трех моделей оппозитных компрессоров, которые могут быть агрегированы с приво­ дом различного вида, лежит в пределах от 200 до 1250 л. с.

38