1.3 Устройство компрессорного цеха

Компрессорный цех включает в себя следующее основное оборудование и системы:

- газоперекачивающий агрегат;

- систему маслоснабжения;

- систему технологического газа;

- систему топливного и пускового газа;

- систему импульсного газа;

- систему пожаробезопасности;

- систему вентиляции и отопления;

- комплекс средств контроля и автоматики;

- систему электроснабжения.

Установка подготовки топливного и пускового газа.

Топливный газ предназначен для реализации процесса горения в камере сгорания. Пусковой газ - это газ, используемый для запуска турбины.

В качестве топливного и пускового газа компрессорных агрегатов используется транспортируемый газ после специального блока редуцирования.

Установка подготовки топливного и пускового газа предназначена для очистки, осушки и поддержания требуемого давления и расхода перед подачей его в камеру сгорания.

Отбор газа на установку подготовки топливного, пускового и импульсного газа производится из всасывающего коллектора после пылеуловителей или нагнетательных шлейфов компрессорного цеха. Для первоначального запуска ГПА отбор газа производится из газопровода.

Система топливного и пускового газа имеет блочное исполнение и состоит из следующих основных частей:

- подогреватель газа;

- блок редуцирования;

- два датчика расхода газа;

- блок осушки и хранения импульсного газа.

Работа системы осуществляется следующим образом. Газ высокого давления (от 3,5 до 5 МПа) проходит через расходомерную диафрагму, соединенную трубками с блоком датчиков замера расхода газа, в котором установлен сильфонный дифманометр, производящий замер расхода газа.

После диафрагмы газ распределяется на два потока: часть газа поступает в подогреватель ПТПГ-30, где подогревается до температуры (45 - 50) С. После подогревателя газ поступает на вход линии топливного газа блока редуцирования, а часть газа поступает непосредственно на вход линии пускового газа блока редуцирования. Перед редуцированием газ очищается от механических примесей в блоке очистки газа.

Очищенный газ высокого давления поступает на вход регуляторов давления газа РДУ 80-01, в которых высокое давление газа (3,5 … 5 МПа) снижается до значения 0,6 … 2,5 МПа, в зависимости от давления воздуха за осевым компрессором.

Пусковой газ, пройдя систему редуцирования, снижает свое давление до 1,0 … 1,5 МПа.

Система импульсного газа.

Импульсным называется газ, отбираемый из технологических трубопроводов обвязки КС для использования в пневмогидравлических системах приводов запорной арматуры: пневмоприводных кранов технологического, топливного и пускового газов, для подачи газа к контрольно-измерительным и регулирующим приборам.

Установка очистки газа от механических примесей.

Циклонный пылеуловитель (ПУ) представляет собой аппарат цилиндрической формы, оборудованный для технических переключений запорной арматурой и средствами автоматики.

Секция ввода газа состоит из входной трубы диаметром 600 мм. Секция очистки состоит из циклонов типа ЦН - 16 диаметром 600 мм.

Циклонный элемент состоит из корпуса - трубы диаметром 600 мм, винтового завихрителя, трубы - выхода диаметром 500 мм очищенного газа и дренажного конуса, по которому жидкие и твердые частицы попадают в осадную секцию. Нижняя часть аппарата является сборником пыли и влаги, выделяющихся из газа после обработки в циклонах.

Пылеуловитель работает следующим образом: неочищенный газ через штуцер входа поступает в секцию ввода газа, проходит через циклонные элементы, где благодаря закручиванию потока газа в завихрителе и происходит очистка газа от механических примесей или жидкости. Отсепарированные в циклонных элементах механические примеси или конденсат собираются в сборнике в нижней части аппарата, откуда удаляются через дренажный штуцер при периодической продувке по мере накопления.

Работу ПУ контролируют с помощью манометра и указателя уровня жидкости.

Система охлаждения транспортируемого газа на КС.

На КС применяются схемы с использованием аппаратов воздушного охлаждения (АВО). Глубина охлаждения технологического газа здесь ограничена температурой наружного воздуха. Температура газа после охлаждения в АВО не может быть ниже температуры наружного воздуха.

Охладители природного газа представляют собой аппарат воздушного охлаждения с горизонтальным расположением трубных пучков.

АВО работает следующим образом: на опорных металлоконструкциях закреплены трубчатые теплообменные секции. По трубам теплообменной секции пропускают транспортируемый газ, а через межтрубное пространство теплообменной секции с помощью вентиляторов, приводимых во вращение от электромоторов, прокачивают наружный воздух. За счет теплообмена между нагретым при компримировании газом, движущимся в трубах, и наружным воздухом, движущимся по межтрубному пространству, и происходит охлаждение технологического газа на КС.

Блок компримирования.

Блок компримирования предназначен для сжатия газа. В состав блока компримирования входят газоперекачивающие агрегаты. Количество агрегатов на станции определяется исходя из мощности применяемых ГПА. В сутки каждая станция должна выдавать в магистраль в среднем 80 млн.м3 (расход газа).

Станция должна работать по следующей формуле: количество агрегатов, поддерживающее расход, плюс один агрегат в резерве, плюс один агрегат в ремонте.

Описание газоперекачивающего агрегата ГПА-16Р «Уфа». ГПА состоит из следующих компонентов:

- газотурбинного двигателя АЛ-31СТ;

- центробежного нагнетателя 235-21-1;

- системы противообледенения и воздухоочистительного устройства;

- системы маслоснабжения нагнетателя;

- системы маслоснабжения двигателя;

- крановой обвязки нагнетателя;

- системы подачи топливного и пускового газа.

Двигатель АЛ-31СТ предназначен для привода ротора нагнетателя газоперекачивающего агрегата. В качестве топлива для двигателя используется природный газ. Конструктивно двигатель выполнен в виде двух модулей: модуля газогенератора (ГГ) и модуля силовой турбины (СТ).

Газогенератор создаёт поток горячих газов высокого давления, который используется для приведения в действие силовой турбины, путём сжигания смеси из топлива и сжатого воздуха. Силовая турбина служит для привода нагнетателя ГПА. Она преобразует потенциальную энергию продуктов сгорания газов в кинетическую, используемую для приведения в действие нагнетателя. С ротором газогенератора имеет только газодинамическую связь.

Для снижения уровня звукового давления (шума), создаваемого при работе газотурбинной установки (ГТУ), двигатель закрыт кожухом шумотеплоизолирующим (КШТ), который установлен на раме ГПА. Внутри на стенках КШТ размешены элементы систем ГПА - пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения, сигнализации повышенной концентрации газа и системы оповещения, обеспечивающие безопасность работы ГТУ в составе ГПА.

Нагнетатель 235-21-1 предназначен для сжатия природного газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Степень сжатия - 1,45 МПа.

Нагнетатель состоит из цилиндра (корпуса) и пакета нагнетателя.

Пакет нагнетателя состоит из ротора, диафрагмы всасывающей, средней части, нагнетательной части, лабиринтных уплотнений, торцевых уплотнений, опорных подшипников, упорного вкладыша, вкладыша и винтового насоса.

Сжатие газа выполняется двумя ступенями сжатия с использованием двух центробежных компрессоров типа 235-21-1 с последовательным включением. Движение газа и повышение давления в проточной части нагнетателя происходит за счет создания поля центробежных сил в рабочем колесе, обеспечивающего движение газа от центра колеса к его периферии и за счет преобразования кинетической энергии газа в потенциальную (давления).

Принцип работы ГПА-16Р. При запуске газовый стартер через центральный привод раскручивает ротор высокого давления газогенератора ГГ (рисунок 1.2). Очищенный в комплексном воздухоочистительном устройстве (КВОУ) атмосферный воздух через входное устройство ГПА поступает в компрессор низкого давления (КНД), частично сжимается в нём. Входное устройство представляет собой спрофилированный канал, обеспечивающий подвод воздуха в компрессор с минимальными потерями. В промежуточном корпусе за компрессором низкого давления воздух разделяется на два потока наружный и внутренний.

Рисунок 1.2 - Технологическая схема газоперекачивающего агрегата ГПА-16Р «Уфа»

Поток воздуха внутреннего контура поступает в компрессор высокого давления (КВД), где происходит его дальнейшее сжатие. Из компрессора высокого давления (КВД) сжатый воздух поступает в кольцевую камеру сгорания. Поток сжатого воздуха смешивается в жаровой трубе с топливным газом, подаваемым форсунками. Образовавшаяся смесь сгорает при постоянном давлении, в результате чего образуются продукты сгорания с высокой температурой. Воспламенение смеси топливного газа с воздухом в жаровой трубе при запуске производится запальными устройствами. Кинетическая энергия продуктов сгорания при расширении на рабочих лопатках турбин преобразуется в механическую работу вращения роторов высокого и низкого давления (ТВД и ТНД). Турбина высокого давления (ТВД) приводит во вращение ротор КВД, а турбина низкого давления (ТНД) - ротор компрессора низкого давления (КНД). Смесь продуктов сгорания, имеющая кинетическую энергию, после ТНД поступает в силовую турбину (СТ), которая через выходной вал с полумуфтой приводит во вращение ротор нагнетателя ГПА. Воздушный поток из наружного контура охлаждает элементы камеры сгорания и турбин ГГ и СТ. Исполнительные механизмы управляются автоматизированной системой согласно алгоритмов управления.

Краны и клапана имеют следующую нумерацию и назначение:

- кран 11 предназначен для подачи пускового газа в газовый стартер (ГС);

- сброс газа на свечу осуществляется через краны 9 и 10;

- кран 12 и стопорный клапан (СК) предназначен для подачи топливного газа в камеру сгорания;

- топливно-регулирующий клапан (ТРК) регулирует частоту вращения турбокомпрессора.

Нагнетательный трубопровод оборудован:

- краном 2 с гидропневмоприводом для выхода газа из нагнетателя и обратным клапаном в магистраль;

- линией сброса газа на свечу с краном 5, предназначенным для продувки контура нагнетания перед пуском ГПА или сброса газа на свечу при любых остановках агрегата;

- пусковым трубопроводом подачи газа в пусковой контур с краном и обратным клапаном (ОК) в агрегатной линии рециркуляции газа, антипомпажным клапаном (АПК) «Mokveld» [2].