Цель: Актуализация теоретических знаний по изучению технических характеристик пгпа

Современные ПГПА имеют ряд особенностей, обеспечивающих целесообразное их использование в различных областях газовой, нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности. В указанных агрегатах степень повышения давления можно изменять в пределах от 1,15 до 3,0 и более при 100 %-ной загрузке привода и практически неизменном КПД. Эта особенность ПГПА делает их весьма эффективными не только при наиболее экономичных для современных магистральных газопроводов степенях повышения давления 1,35-- 1,5, но и на КС, работающих при изменении степени повышения давления в более широких пределах,-- дожимных и головных КС, узловых КС перед газопроводами-отводами с большой неравномерностью газопотребления и др. Кроме того, при использовании этих агрегатов обеспечивается возможность в широких пределах изменять шаг между КС на магистральных газопроводах. Эффективность применения ПГПА определяется технико-экономическими расчетами.

Наиболее вероятное эффективное применение ПГПА возможно в эксплуатационных условиях, которые отличаются широким диапазоном изменения степени повышения давления и подачи газа. Таким условиям соответствуют дожимные и головные КС, а также промежуточные КС в местах значительных отборов либо подвода газа к основному газопроводу. Весьма перспективна установка поршневых агрегатов на КС-регуляторах, обеспечивающих на выходе станций оптимальные параметры газа, что будет способствовать наиболее эффективной эксплуатации мощных центробежных нагнетателей на смежных КС при комбинированном обустройстве газопровода. В этом случае КС с ПГПА принимают на себя все неравномерности сезонной и суточной работы газопровода и обеспечивают стабильный режим основных КС с центробежными нагнетателями на расчетных параметрах. На большинстве объектов газовой промышленности необходимое повышение давления при использовании ПГПА может быть обеспечено сжатием газа в одной ступени. На КС газопроводов ПГПА работают параллельно, что позволяет наращивать мощность КС в соответствии с необходимым увеличением пропускной способности газопровода и повышает надежность работы.

Запуск и загрузка ПГПА требуют относительно небольшого времени (до 10 мин), что обеспечивает оперативность управления ими.

В настоящее время отечественная промышленность выпускает ПГПА агрегатной мощностью от 440 до 5500 кВт. Основной машиной на первых КС отечественных газопроводов был газомотокомпрессор 10ГК-1 номинальной мощностью 736 кВт (1000 л. с.), выпускаемый заводом "Двигатель революции". Газомотокомпрессор представляет собой агрегат, состоящий из компрессора и газового двигателя внутреннего сгорания. Двигатель и компрессор смонтированы на общей фундаментной раме. Коленчатый вал у них общий. Двигатель газомотокомпрессора 10ГК-1 двухтактный, 10-цилиндровый. Силовые цилиндры расположены в вертикальной плоскости V-образно в два ряда под углом 60 ° между осями цилиндров. Номинальное число оборотов 300 об/мин. При сгорании топливного газа в его цилиндрах выделяется тепловая энергия, которая преобразуется в механическую. Эта работа приводит в движение поршни компрессорных цилиндров, служащих для сжатия природного газа, транспортируемого по газопроводу. Весь рабочий цикл: сжатие поданного воздуха, сгорание топливного газа и расширение образующихся при сгорании газов, выпуск (выхлоп) и продувка цилиндра совершается за один оборот коленчатого вала или за два хода поршня. Компрессорные цилиндры расположены горизонтально. Число цилиндров -- три. Механический КПД равен 0,95. При расчетном режиме работы (л = 300 об/мин, Pвс = 2,5 МПа, Pн = 5,5 МПа) подача газомотокомпрессора достигает 0,6 млн. м³/сут. Регулирование производительности осуществляется изменением объема вредного пространства (при закрытой регулировочной полости объем вредного пространства составляет 8,7 %, а при открытой -- 30 -- 35 %).

На базе 10ГК-1 с 1953 г. стали выпускать и применять газомо-токомпрессор 10ГКН мощностью 1100 кВт и с подачей газа до 0,8 млн. м3/сут. Повышение мощности было достигнуто за счет использования наддува, т. е. заполнения рабочих цилиндров двигателя воздухом под более высоким избыточным давлением.

3. Газомотокомпрессоры МК8, ДР12, ГПА-5000 и комбинированный ГПА типа 6М25-210/3-56

На некоторых КС применяли газомотокомпрессоры марки МК-8 и МК-10, мощность которых соответственно составляла 2210 и 2500 кВт. По сравнению с газомотокомпрессорами 10ГК и 10ГКН газомотокомпрессоры МК8 имеют повышенную агрегатную мощность, более высокие КПД как силовой, так и компрессорной части. Эти ГМК способны работать с высокими КПД в широком диапазоне степеней повышения давления, полностью автоматизированы и приспособлены для управления с диспетчерского пункта станции.

Газомотокомпрессор МК8 представляет собой стационарный агрегат, состоящий из 8-цилиндрового рядного двухтактного газового двигателя и 4-цилиндрового горизонтального поршневого компрессора двойного действия, смонтированных под прямым углом на фундаментной раме с общим коленчатым валом. Технические данные ГМК МК8 приведены в табл. 3.1.

В отличие от ГМК марки 10ГК на ГМК МК8 цилиндры двигателя объединены единым блоком. Блок цилиндров, имеющий форму параллелепипеда, отлит из чугуна и разделен поперечными перегородками на восемь отсеков, в которых располагаются втулки цилиндров. На верхней части блока со стороны компрессорных цилиндров расположен картер распределительного вала. Полости под распределительным валом образуют ресивер продувочного воздуха. С противоположной стороны блока у каждого цилиндра отлиты патрубки для отвода газов в прикрепленный к блоку выпускной коллектор.

Поршень двигателя -- составной, охлаждаемый маслом. Головка поршня, юбка и расположенная в ней вставка с пальцем стягиваются четырьмя шпильками, ввернутыми во фланец головки. Места соединений уплотнены кольцами из маслотермостойкой резины.

поршневой газоперекачивающий агрегат компрессор

Наиболее мощным из эксплуатируемых в настоящее время в отечественной промышленности газомотокомпрессоров является ГМК ДР12, являющийся стационарным автоматизированным агрегатом, состоящим из двухтактного U-образного 12-цилиндрового двигателя и горизонтального поршневого компрессора, цилиндры которого располагаются по обе стороны от общих для двигателя и компрессора фундаментной рамы и коленчатого вала.

Цилиндры двигателя ГМК ДР12 имеют диаметр 508 мм, что вместе с высокими удельными показателями рабочего процесса обеспечивает наибольшую в настоящее время цилиндровую мощность двигателя ГМК -- 460 кВт.

Высокая удельная мощность ГМК ДР12 (среднее эффективное давление 0,844 МПа) получена за счет повышения давления наддува до 0,205 МПа, степени сжатия -- до 8, максимального давления сгорания -- до 6,0 МПа (у ГМК 10ГКН максимальные значения этих параметров равны 0,165; 7 и 5,1 МПа соответственно). Для обеспечения надежной, бездетонационной и высокоэкономичной работы двигателей ГМК ДР12 при указанных высоких параметрах рабочего процесса в конструкции ГМК принят ряд новых оригинальных решений и применены высококачественные материалы.

Нашел распространение также газоперекачивающий агрегат ГПА-5000, представляющий собой компоновку двух машин: газового двигателя внутреннего сгорания и поршневого компрессора оппозитной конструкции. Основная идея создания оппозитных компрессоров заложена в стремлении уравновесить возвратно-поступательные силы, действующие в кривошипно-поршневой группе агрегата. ГПА-5000 обладает следующими преимуществами: уравновешивание масс позволило повысить обороты компрессора и снизить затраты на фундамент, облегчить ремонт и ревизию оборудования, уменьшить высоту здания для установки агрегата. Подача ГПА-5000 составляет 4,0 млн. м³/сут, мощность -- 3680 кВт.

В СССР первый агрегат ГПА такого типа был создан на базе дизеля марки 61 завода "Русский Дизель" и оппозитного компрессора 6М25-125/38-55 Сумского завода тяжелого компрессоростроения, установленных на одном фундаменте. Основные элементы масляной и водяной систем, которые не навешивают на двигатель или компрессор (маслобак, холодильники, фильтры, регуляторы, насосы), объединены в водомасляный блок, поставляемый заводом-изготовителем в собранном виде.

Двигатель 61 ГА агрегата ГПА-5000 -- двухтактный, двухрядный, 16-цилиндровый со встречно-движущимися поршнями и турбонаддувом. Особенность двигателя 61 ГА -- встроенная зубчатая передача, соединяющая верхние и нижние коленчатые валы.

Продувку и наполнение воздухом цилиндров производят с помощью турбокомпрессора, связанного с помощью шестеренчатой передачи игидромуфты с коленчатым валом двигателя. Воздух поступает из нагнетателя в цилиндр через окна, управляемые верхним поршнем, и вытесняет отработавшие газы через окна, управляемые нижним поршнем.

На двигателе 61 ГА применена система форкамерно-факельного воспламенения.

В форкамеру, объем которой составляет 2,9 % от объема камеры сжатия цилиндра, подается в начале сжатия небольшая дополнительная порция газа через автоматический (открывающийся под действием перепада давления) клапан. В результате смешения дополнительной порции газа с обедненной газовоздушной смесью, поступившей из цилиндра, в форкамере образуется обогащенная легковоспламеняемая смесь, которая поджигается в конце сжатия искрами на двух свечах зажигания, расположенных в крышке форкамеры.

Из форкамеры выбрасывается в цилиндр факел горящих газов, который, разогревая и турбулизируя основной заряд, обеспечивает надежное воспламенение и быстрое сгорание рабочей смеси в цилиндре в широком диапазоне ее состава (коэффициента избытка воздуха). Благодаря этому двигатель может устойчиво работать от холостого хода до полной нагрузки, при)том частота вращения двигателя регулируется в основном изменением подачи (давления) топливного газа.

Агрегат ГПА-5000 полностью автоматизирован. Запуск, остановка и управление режимом работы агрегата выполняются с центрального пульта управления. Имеется местный щит, позволяющий аварийно останавливать агрегат, а также управлять им при выполнении наладочных и регулировочных работ.

Отличительной особенностью агрегата ГПА-5000 является малая удельная масса (34,5 кг/кВт); при этом двигатель 61 ГА в сборе имеет массу 39 т, компрессор с цилиндрами и коллекторами -- 88 т. Малые габариты и масса двигателя позволяют блочно компоновать, транспортировать и монтировать их на КС. Отрегулированный на заводе двигатель устанавливают на фундамент и после присоединения к топливной, водяной и масляной системам запускают в работу без переналадок и регулировок.

На компрессорных станциях магистральных газопроводов применяют также комбинированные ГПА. Под комбинированными ГПА понимают агрегаты, сочетающие в себе принципиально различные двигатели (газотурбинный, электрический, поршневой) с разными типами нагнетателей (компрессоров), объединенных с целью повышения экономических показателей в каждом главном элементе ГПА и максимального использования их термодинамических, конструктивных и эксплуатационных преимуществ.

К числу комбинированных ГПА, нашедших практическое применение в газовой и нефтяной промышленности, относят, например, электроприводные поршневые ГПА (ЭПГПА), установленные на КС в Котур-Тепе. Эти агрегаты 6М25-210/3-56 с высоким уровнем автоматизации имеют синхронный электродвигатель типа СДКП мощностью 4000 кВт с частотой вращения п = 375 об/мин, во взрывобезопасном исполнении, позволяющем его установку в общем зале с оппозитным шестирядным поршневым компрессором 6М25. Попутный нефтяной газ, который прежде сжигали на факелах.

Стали компримировать агрегатами в три ступени. Диаметр цилиндров первой, второй и третьей ступеней 750, 450, 290 мм соответственно, ход поршней 400 мм со средней скоростью 5 м/с, охлаждение цилиндров масла и газа между ступенями - двухконтурное водяное. Для удаления влаги и масла, сконденсировавшихся в процессе охлаждения, смонтированы масловлагоотделители жалюзийного типа. Производительность и нагрузка ГПА регулируются ступенчато подключением восьми дополнительных полостей на цилиндрах первой ступени. В области поршневых двигателей и компрессоров к комбинированным ГПА могут быть отнесены газовые поршневые двигатели, соединенные с центробежным нагнетателем, или поршневые компрессоры, приводимые в действие от газовых турбин.

Задание

1. Изучить теоретическую часть.

2. Начертить и рассказать о работе ПГПА.

3. Описать порядок обслуживания ПГПА.

Практическая работа № 20