Кагал В.А., Хоменко А.А.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ *
Аннотация:
в статье рассматриваются способы повышения эффективности работы компрессорных станций. Применение рассмотренных подходов при проектировании на стадии реконструкции компрессорных станций позволит улучшить показатели их энергоэффективности, уменьшить потребляемую ими мощность и снизить затраты топливного газа
Ключевые слова:
компрессорная станция, газоперекачивающий агрегат, энергоэффективность, компримирование газа
УДК 622, 691, 67.05
Кагал В.А.
магистр
Казанский национальный исследовательский технологический университет
(г. Казань, Россия)
Научный руководитель:
Хоменко А.А.
доцент, к.т.н.
Казанский национальный исследовательский технологический университет
(г. Казань, Россия)
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
РАБОТЫ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ
Аннотация: в статье рассматриваются способы повышения эффективности работы компрессорных станций. Применение рассмотренных подходов при проектировании на стадии реконструкции компрессорных станций позволит улучшить показатели их энергоэффективности, уменьшить потребляемую ими мощность и снизить затраты топливного газа.
Ключевые слова: компрессорная станция, газоперекачивающий агрегат, энергоэффективность, компримирование газа.
Под компрессорной станцией мы понимаем комплекс сооружений и оборудования, предназначенный для повышения давления сжатия газа при его добыче, а также транспортировке и хранении. Компрессорная станция – это крупный промышленный объект, поддерживающий давление и поток природного газа. Технологическая схема компрессорной станции включает в себя установки очистки газа, компрессорные цеха и установки воздушного охлаждения газа. В функционал компрессорных станций входит приемка газа из газопровода, повышение давление газа, отправка газа обратно в газотранспортную систему. Работа оборудования компрессорных станций обеспечивается при помощи технологических трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой, маслосистемы, установки подготовки пускового, импульсного и топливного газа, системы электроснабжения и т.д. [3, с. 164].
Технологии, которые основаны на применении мобильной компрессорной станции повышенной эффективности, применяются, например, публичным акционерным обществом «Газпром» для того, чтобы снизить потери природного газа во время проведения ремонтных работ. Компания использует мобильные компрессорные станции с трубопроводами откачки. Данная технология является альтернативой отсечению участка газопровода и стравливанию газа в атмосферу. Применение этой откачки газа предпочтительнее по причине того, что газ в этом случае сохраняется для реализации потребителю, а выброс метана в атмосферу значительно сокращается. Использование данного вида компрессорной станции максимально эффективно при проведении капитального ремонта на протяженных участках газопровода, которые являются главным инструментом поддержки газотранспортной системы ПАО «Газпром» в работоспособном состоянии [5, с. 63].
Повышение энергоэффективности компрессорной станции в газовой отрасли считается актуальной проблемой по причине того, что компримирование в магистральном транспорте газа – это очень энергоемкий теплоэнергетический процесс. Из чего следует, что решение проблемы снижения затрат энергоресурсов должно быть направлено, в первую очередь, на повышение эффективности работы компрессорной станции как основного потребителя топливно-энергетических ресурсов.
Результаты исследований температуры и давления (выходных термодинамических параметров) компрессорных станций позволили сделать вывод о том, что снижение температуры газа на выходе с компрессорной станции напрямую влияет на энергетическую эффективность следующей станции по причине снижения энергетических затрат на сжатие газа из-за его более низкой температуры на входе нагнетателя и снижения потерь давления на участке газопровода между компрессорными станциями.
Отметим, что поддержание давления нагнетания около максимально допустимых значений позволяет увеличить входное давление на следующей компрессорной станции, снизить потери по длине трубопровода и необходимую степень сжатия, в результате чего уменьшаются объем и мощность потребления топливного газа и увеличивается энергетическая эффективность работы газотранспортной системы [1, с. 33].
Энергоэффективным режимом работы компрессорной станции считается такой режим, при котором обеспечиваются необходимые технологические показатели магистрального газопровода (температура, производительность, рабочее давление) при минимуме затрат электроэнергии (для компрессорных станций с электроприводным парком газоперекачивающих агрегатов) и минимуме затрат топливного газа (для компрессорных станций с газотурбинным парком газоперекачивающих агрегатов) [2].
В состав всех компрессорных станций магистральных газопроводов включены установки компримирования и очистки газа, а также охлаждения компримированного газа. Данные установки занимают много места на площадке компрессорного цеха и дорого стоят, вследствие чего стоит актуальный вопрос снижения массогабаритных показателей данных аппаратов.
В частности, при заданных значениях гидравлических расходов и сопротивлений теплоносителей можно уменьшить габариты и массу аппаратов за счет увеличения коэффициентов теплопередачи или же более плотной компоновки (уменьшения диаметров труб, расстояния между трубами). Диаметр труб и расстояние между ними ограничены технологическими требованиями, вследствие чего можно сделать вывод о том, что практические возможности данного метода решения проблемы исчерпаны. Таким образом, остается только один вариант – уменьшение массы аппаратов и их габаритных размеров (т.е. интенсификация теплообмена).
Так, интенсифицирование теплообмена возможно при помощи различных закруток потока в трубах винтовыми вставками (шнеками, закрученными лентами) на всей длине трубы либо на ее части, тангенциальным подводом теплоносителя в трубу, лопаточными завихрителями, расположенными на входе либо периодически [4].
Приведем пример повышения эффективности работы компрессорной станции. Для восстановления проектной производительности системы газопровода Челябинск – Петровск необходимо заменить истративший свой моторесурс газоперекачивающий агрегат ГПУ-10 «Волна» на газоперекачивающий агрегат ГПА-16М-02 «Урал».
Газоперекачивающий агрегат ГПА-16М-02 «Урал» предназначен для сжатия газа на магистральной компрессорной станции. Агрегат представлен в блочно-контейнерном исполнении.
ГПА-16М-02 – агрегат газоперекачивающий, установленный на КС-7 «Соковка», мощность – 16 МВт, конечное давление – 7,45 МПа, отношение давлений при расчетных свойствах газа (степень сжатия) – 1,44.
ГПА может эксплуатироваться при следующих условиях окружающей среды:
- при температуре окружающей среды от -60℃ до +45℃; при относительной влажности 100% при температуре +25℃;
- при нормативном значении веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности земли 1,5 кПа;
- при нормативном скоростном напоре ветра 0,6 кПа.
Характеристики ГПА-16М-02 представлены в таблице 1.
Таблица 1. Характеристика ГПА-16М-02
|
Характеристика |
Значение |
|
Тип компрессора |
Центробежный НЦ16М |
|
Тип приводной установки |
Газотурбинная установка ГТУ-16ПС с двигателем ПС-90ГП-2 |
|
Сжимаемый газ |
Природный газ с содержанием: Сероводород – не более 20 мг/ м3 Натрий-калий – не более 3 мг/ м3
|
|
Меркаптановая сера – 36 мг/м3 Объемная доля кислорода – 1% |
|
|
Максимальная влажность газа на всасывании |
Состояние насыщения при условиях всасывания |
|
Пределы изменения температуры транспортируемого газа |
От -30℃ до +60℃ |
|
Система смазки двигателя |
Автономная циркуляционная под давлением с воздушным охлаждением |
|
Система уплотнения компрессора |
«Сухие» газодинамические уплотнения |
|
Электрические характеристики |
Постоянное напряжение 220 В, 4,0 кВт |
Внедрение данного проекта пополнит бюджеты всех уровней на 1534545 тысяч рублей.
Таким образом, можно выделить ряд методов повышения энергоэффективной работы компрессорной станции. К таким методам на стадии реконструкции можно отнести:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №4 (61) том 4
Ссылка для цитирования:
Кагал В.А., Хоменко А.А. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ // Вестник науки №4 (61) том 4. С. 269 - 275. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/7879 (дата обращения: 30.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+