Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

.pdf
Скачиваний:
48
Добавлен:
14.08.2019
Размер:
11.26 Mб
Скачать

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Н-300-1,23

 

 

20,0

 

 

 

6150

 

 

 

260

 

1,24

 

5,50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н-196-1,45

 

 

10,7

 

 

 

8200

 

 

 

196

 

1,45

 

5,60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

520-12-1

 

 

29,3

 

 

 

4800

 

 

 

425

 

1,27

 

5,60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

370-18-1

 

 

36,0

 

 

 

4800

 

 

 

370

 

1,23

 

7,60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н-16-56

 

 

51,0

 

 

 

4600

 

 

 

800

 

1,24

 

5,60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н-16-75

 

 

51,0

 

 

 

4600

 

 

 

600

 

1,24

 

7,50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н-16-76

 

 

31,0

 

 

 

6500

 

 

 

380

 

1,44

 

7,50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

650-21-1

 

 

53,0

 

 

 

3700

 

 

 

640

 

1,45

 

7,60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

820-21-1

 

 

53,0

 

 

 

3700

 

 

 

820

 

1,45

 

5,60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Купер-Бессемер:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

280-30

 

 

16,5

 

 

 

6200

 

 

 

290

 

1,51

 

5,60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СДР-224

 

 

17,2

 

 

 

6200

 

 

 

219

 

1,51

 

7,50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2ВВ-30

 

 

21,8

 

 

 

5000

 

 

 

274

 

1,51

 

7,50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нуово-Пиньони:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PCL802/24

 

 

17,2

 

 

 

6500

 

 

 

219

 

1,49

 

7,52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PC-L1001-40

 

45,0

 

 

 

4600

 

 

 

520

 

1,51

 

7,52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пользуются

характеристиками

следующим

образом.

Зная фактические значения величин

R, z,T , n

для данных условий,

по соотношению 2.3, определяют приведенную относительную

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

частоту вращения нагнетателя

(n / n

0

)

пр. . По известной

степени сжатия находят приведенный

 

 

 

 

объемный расход газа

Q

пр . ,

соотношение 2.4, а затем по соответствующим кривым (рис. 2.36)

 

определяют

политропический

 

КПД

 

пол.

и

приведенную внутреннюю

мощность нагнетателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Ni / п )пр

 

n

 

 

 

n

z

пр

R

T

 

 

 

 

пр

 

пр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

 

z

 

RT

 

 

 

 

 

0

 

в

в

0

пр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

(2.3)

 

 

 

n

 

Q

Q

 

0

.

пр

в

 

n

 

 

 

 

 

Внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем,

(2.4)

определяется соотношением

N

i

 

 

 

3

пр н . (2.5)

Ni

 

n n

 

 

 

н пр

 

0

 

 

В соотношениях 2.3-2.5 индексом "О" отмечен номинальный режим работы нагнетателя; индексом

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

"в" - отмечены параметры на входе в нагнетатель. Плотность газа при всасывании, определяется по соотношению:

кг/м

3

,

P

106 / zRT

вх

 

,

(2.6)

где Pвх ,T - абсолютное давление

Мощность на муфте привода, кВт:

(МПа) и температура (К) при всасывании.

N N

i

N

мех

,

 

 

 

где

N

 

мех

электропривода

- механические потери, для газотурбинного привода

N

мех

= 150 кВт.

 

 

Nмех

= 100 кВт, для

Расчетный рабочий расход газа

Q

пр для нагнетателей должен быть примерно на 10-12% больше

 

крайних левых значений расхода,

соответствующего условиям начала срыва

потока газа по

нагнетателю (зоне помпажа). На рис. 2.36 этому соответствует подача газа ~360 м

3

/мин.

 

Наличие надежных приведенных характеристик при эксплуатации газотурбинного привода позволяет обслуживающему персоналу выбирать наилучший режим работы в зависимости от конкретных условий. Для центробежных нагнетателей с электроприводом также можно пользоваться приведенными газодинамическими характеристиками, но только для какого-то вполне определенного

значения

(n / n

0

)

пр , так как электропривод не имеет регулируемую частоту вращения.

 

 

Наличие надежных приведенных характеристик с использованием соотношений (2.3-2.6) позволяет относительно легко определять мощность ГПА в эксплуатационных условиях.

Пример 2.1. Определить степень

сжатия по нагнетателю, коэффициент

полезного действия

(

пол

), производительность и мощность на муфте нагнетателя типа 370-18-1 при следующих

 

 

 

 

 

исходных данных: частота вращения

n = 4500 об/мин, начальное абсолютное давление сжатия P

 

 

 

 

 

н

= 5,0 МПа, конечное абсолютное давление 6,1 МПа, температура газа на входе,

T

= 288,2 К, газовая

 

постоянная R = 510 Дж/кг·К.

Решение. Определение рабочих параметров нагнетателя при заданных исходных данных можно осуществить в такой последовательности:

1. Определяется относительная плотность газа по воздуху

где

R

и R

в

г

 

г

 

P

 

zRвT

 

Rв

 

287

0,56 ,

 

в

zR T

P

R

510

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

г

 

 

 

 

- соответственно, газовая постоянная воздуха ( R

) и газа (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

Rг

), определяемые как

отношения универсальной газовой постоянной (R = 8314 Дж/кг·К) к мольной массе газа.

2.В зависимости от среднего давления процесса сжатия и начальной температуры газа при

найденной относительной плотности газа по воздуху по номограмме (см. рис. 1.1) определяется коэффициент сжимаемости газа, z = 0,9.

3.По уравнению состояния реального газа ( Pv zRT ) определяется его плотность на входе в

нагнетатель

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Pн 106

вzRT

5 10

6

 

0,9 510 288,2

=37,8 кг/м

3

.

4.Определяется степень сжатия по нагнетателю

Pк 6,1 1,22 . Pн 5,0

5. Определяется приведенная относительная частота вращения вала нагнетателя

 

 

 

n

 

n

 

 

z

пр

R

 

 

T

 

 

4500

 

 

 

0,9 490 288

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пр

 

 

пр

 

 

 

0,96.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n

 

 

 

 

 

 

zRT

 

 

 

 

4800

 

 

0,9 510 288,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

С использованием

приведенной

 

 

характеристики

нагнетателя (рис.

2.36)

при

найденных

значениях

= 1,22

и

приведенной

 

частоте

вращения

вала

нагнетателя

(n / n

0

)

пр. =

0,96

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

определяется приведенная объемная производительность:

пр . = 480 м мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

Приведенная

относительная

внутренняя

мощность,

 

потребляемая

нагнетателем и

его

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

политропический КПД при

пр . = 480 м / мин по характеристике рис. 2.36 составят:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 );

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 260·кВт/(кг/м

 

 

 

 

пол.

= 0,82.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н пр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Фактическая производительность нагнетателя составит:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q Q

 

n

 

 

480

4500

 

450 м

3 /мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пр

 

n

 

 

 

 

 

 

4800

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Объемный, или "коммерческий" расход, приведенный к стандартным условиям, определяется соотношением

Q

 

G

 

1440 Q

вх

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

10

6

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

1440 450 37,8

0,675 10

6

 

 

 

36,3

·млн.нм

3

/сут.

0 воз. = 1,206·0,56 = 0,675 кг/м 3

9. Внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем

 

 

 

N

i

 

n

3

4500

3

 

N

i

 

 

 

 

 

 

 

37,8 260

 

 

= 8098 кВт.

 

 

 

 

 

 

вх.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

n0

 

4800

 

 

10. Мощность на муфте привода нагнетателя

Nс Ni Nмех. = 8098 + 100 = 8198 кВт,

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

где

Nмех.

- механические потери мощности в системе ГПА, принимаемые в расчетах для этого

типа агрегатов на уровне 100 кВт.

2.15. Электроснабжение КС

Электроснабжение газотурбинных КС и ГПА

По Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) и согласно РД 51-122-87 ("Категорийность электроприемников объектов газовой промышленности") электроснабжение КС должно осуществляться от 2 независимых источников электропитания, т.е. по I категории. I категория электроснабжения допускает перерыв только на время действия автоматики включения резерва (АВР) 1-3 с. Кроме этого, КС должны быть обеспечены третьим аварийным источником электроснабжения - дизельной или газовой электростанцией.

Типовая схема электроснабжения газотурбинной КС (I вариант) представлена на рис. 2.37, где 1 - понижающая подстанция внешних электросетей 35-110/10 кВ; 2 - воздушно-кабельная линия 10 кВ; 3

-вводной выключатель ЭРУ-10 кВ КС; 4 - секция шин ЗРУ-10 кВ; 5 - секционный выключатель 10 кВ; 6

-выключатель 10 кВ трансформатора; 7 - трансформатор понижающий 10/0,4 кВ; 8 - вводной автомат 0,4 кВ; 9 - секционный автомат 0,4 кВ; 10 - контактор 0,4 кВ ввода отДЭС; 11 - автомат 0,4 кВ ДЭС; 12

-дизель-электростанция (ДЭС).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 2.37. Схема электроснабжения газотурбинной КС (I вариант)

Электроснабжение КС осуществляется от внешних электросетей по воздушно-кабельным линиям

(2) от понижающей подстанции 35-110/10 кВ(1).

Для приема и распределения электроэнергии строится закрытое распределительное устройство (ЗРУ-10 кВ) с масляными или воздушными выключателем 10 кВ на 2 секции с секционным выключателем. Секционный выключатель (5) автоматически включается при отключении любой из 2 питающих линий с выдержкой времени 1-3 с.

От ЗРУ-10 кВ запитаны понижающие трансформаторы 10/0,4 кВ (7) мощностью 400-1000 кВ·А (в зависимости от количества установленных турбоагрегатов). От понижающих трансформаторов 10/0,4 кВ через вводные автоматы 0,4 кВ (8) запитан главный щит 0,4 кВ, состоящий из 2 секций. Секционный автомат 0,4 кВ (9) включается автоматически при потере напряжения на любой из секций с выдержкой времени 2-4 с.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Для восстановления напряжения на главном щите 0,4 кВ при полном исчезновении внешнего напряжения через 10-15 с включается дизель-электростанция AC-804 (KAC-500) (12) мощностью 500-

630 кВт.

Типовая схема электроснабжения газотурбинной КС (II вариант) представлена на рис. 2.38, где 1 - понижающая подстанция 35-110/10 кВ внешних электросетей; 2 - воздушно-кабельная линия 10 кВ; 3 - выключатель нагрузки типа ВНП-10/400; 4 - высоковольтный предохранитель типа ПК-10/40(80); 5 - понижающий трансформатор 10/0,4 кВ; 6 - вводной автомат 0,4 кВ; 7 - секционный автомат 0,4 кВ; 8 - вводной контактор 0,4 кВ от ДЭС; 9 - автомат ДЭС.

Рис. 2.38. Схема электроснабжения газотурбинной КС (II вариант)

Отличие этой схемы от предыдущей заключается в отсутствии ЗРУ-10 кВ при КС. Питающие линии 10 кВ от внешней питающей подстанции приходят через выключатель нагрузки и высоковольтный предохранитель непосредственно на понижающие трансформаторы 10/0,4 кВ. Данная схема проще и дешевле, но менее надежна.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Электроснабжение ГПА

К потребителям электроэнергии ГПА относятся смазочные маслонасосы, пусковые насосы, вентиляторы отсоса и наддува, валоповоротное устройство, АВО масла и газа, аварийная вентиляция, нагрузки КИПиА, освещение и др.

Потребители ГПА по степени надежности электроснабжения разделяются на потребителей 1-й категории, 2-й категории и потребителей 3-й категории.

Кпотребителям 1-й категории, допускающим перерыв в электроснабжении только на время действия автоматики, относятся смазочные маслонасосы и насосы уплотнения, АВО масла, АВО воды, цепи КИПиА, аварийная вентиляция и аварийное освещение.

Кпотребителям 2-й категории, допускающим перерыв на время действия оперативного персонала, относятся АВО газа, освещение цеха.

Кпотребителям 3-й категории, допускающим перерыв до суток, можно отнести приточно-вытяжную вентиляцию, электрообогрев, освещение вспомогательных помещений, станочный парк и т.п.

Потребители 1-й категории запитываются по радиальным, кольцевым или смешанным схемам от обеих секций шин 0,4 кВ главного щита.

Потребители 2-й категории запитываются по радиальным схемам одной или двумя линиями от АЩСУ или главного щита 0,4 кВ.

Потребители 3-й категории запитываются одиночными линиями от АЩСУ или от главного щита 0,4 кВ.

Самая простая и надежная схема электроснабжения ГПА - радиальная (рис. 2.39 ), где 1 - главный щит 0,4 кВ; 2 - автомат ввода от 2-й секции 0,4 кВ; 3 - кабельная линия 0,4 кВ; 4 - автомат ввода на АЩСУ от 2-й секции; 5 - секционный выключатель 0,4 кВ; 6 - автомат электродвигателя маслонасоса уплотнения; 7 - магнитный пускатель маслонасоса уплотнения.

По этой схеме на каждый ГПА приходит 2 линии от обеих секций 0,4 кВ.

Менее ответственные потребители - освещение, вентиляция - запитаны от одной из секций 0,4 кВ.

Широко применяется и кольцевая схема электроснабжения ГПА. По этой схеме кабели 0,4 кВ прокладываются к крайним ГПА, а между ними выполняются перемычки. Недостатки данной схемы - меньшая надежность, чем радиальной схемы.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 2.39. Радиальная схема электроснабжения ГПА

Электроснабжение электроприводной КС

Типовая схема электроснабжения КС с синхронными электродвигателями СТД-12500-2 представлена на (рис. 2.40), где 1 - понижающая подстанция внешних электросетей 220 кВ; 2 - выключатель 220 кВ; 3 - выключатель 220 кВ трансформатора 220/10/10 кВ; 4 - трансформатор 220/10/10 кВ; 5 - вводы 10 кВ от трансформатора 220/10/10 кВ; 6 - шиносоединительный выключатель; 7 - ввод 10 кВ на подсекцию 10 кВ собственных нужд; 8 - секционные выключатели 10 кВ; 9 - реактор токоограничивающий на подсекции собственных нужд; 10 - выключатель 10 кВ электродвигателя ГПА; 11 - реактор токоограничивающий эл. двигателя ГПА; 12 - синхронный электродвигатель СТД-12500-2; 13 - подсекция собственных нужд 10 кВ; 14 - выключатель 10 кВ трансформаторара 10/0,4 кВ КТП цеха; 15 - тр-р понижающий 10/0,4 кВ КТП цеха; 16 - вводной автомат КТП цеха; 17 - секционный автомат КТП цеха; 18 - выключатель 10 кВ трансформатора 10/0,4 кВ КТП АВО газа;

Электроснабжение электроприводной КС с электродвигателями СТД-12500-2 осуществляется от ПС 220-500 кВ (1) внешних электросетей.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 2.40. Схема электроснабжения электроприводной КС

При КС строится подстанция 220/10/10 кВ и от нее запитывается ЗРУ-10 кВ КС. Для уменьшения токов короткого замыкания трансформаторы 220/10/10 кВ выполняются с расщепленной обмоткой. ЗРУ-10 кВ состоит из 4 секций и 2 подсекций. От основных 4 секций запитываются синхронные электродвигатели СТД-12500-2 для привода ГПА. От подсекций запитываются трансформаторы 10/0,4 кВ цеха и АВО газа, другие потребители. Для уменьшения снижения напряжения 10 кВ при пуске ГПА предусматриваются шиносоединительные выключатели. Они включаются только на время пуска и затем отключаются. Для этой же цели - уменьшения снижения напряжения при пуске - служат реакторы в цепи синхронного электродвигателя и на подсекции.

Резервные аварийные электростанции

В качестве аварийных резервных источников для газотурбинных КС применяются дизельные электростанции типа AC-804 (KAC-500) мощностью 500-630 кВт или газотурбинные электростанции типа "Растон" производства Англии мощностью 2700 кВт. Электростанции автоматизированы по III степени, что позволяет им автоматически включаться при полном исчезновении напряжения и отключаться при его появлении на любой из секций 0,4 кВ. Электростанции устанавливаются в помещениях КС рядом с главным щитом 0,4 кВ или в блок-боксе. На ГЩУ от электростанций выводятся 3 сигнала: Резерв, Работа, Авария. Сменный персонал обязан контролировать состояние резервных аварийных электростанций: наличие необходимого давления воздуха, подзаряда аккумуляторных батарей, масла, охлаждающей жидкости и топлива, а также наличие подогрева в

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

зимних условиях и т.д. Необходимо иметь всегда аварийный запас топлива на 4-5 ч работы.

Система питания постоянным током автоматики и аварийных насосов смазки ГПА,

автоматики ЗРУ-10 кВ, аварийного освещения

Для питания постоянным током автоматики и аварийных насосов смазки ГПА, автоматики ЗРУ-10 кВ и аварийного освещения на КС устанавливают аккумуляторные батареи кислотного типа С, СК, СН и щелочного типа НК, "Варта". Как правило, устанавливают кислотные аккумуляторы как более долговечные и требующие меньше места для размещения. Для питания автоматики ГПА используется напряжение = 24 В. Для питания системы управления кранов "Вега", аварийных насосов смазки и аварийного освещения используется постоянное напряжение равное 220 В. Аккумуляторные батареи устанавливаются в специально отведенных помещениях, оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией. Для подзаряда аккумуляторов устанавливают 2 полупроводниковых выпрямителя: рабочий и резервный. Аккумуляторная батарея напряжением 220 В оснащается выпрямителями типа ВАЗП-260/380-80/40, аккумуляторная батарея напряжением 24 В оснащается выпрямителями типа ВУТ-31/60-260. В цехах импортной поставки газопровода Уренгой - Ужгород установлены щелочные аккумуляторные батареи типа "Варта" (Германия) напряжением 110 В.

Типовая однолинейная схема системы постоянного тока напряжением 220 В представлена на рис. 2.41, где 1 - автомат ввода от аккумуляторной батареи; 2 - рубильник ввода на секцию; 3 - секционный рубильник.

Рис. 2.41. Схема постоянного тока = 220 В

Постоянное напряжение от аккумуляторной батареи через автомат и рубильник подводится к щиту постоянного тока (ЩПТ). Щит постоянного тока разделен рубильниками на 2 секции.

Напряжение на нагрузку подается от обеих секций. Схемы питания постоянным током, как правило, радиально-кольцевые или кольцевые. Подключение нагрузок осуществляется через ключи (автоматы) и предохранители. Щит постоянного тока оборудован приборами контроля напряжения на