Газовые турбины 8А-360А/В/С-МТ-01

 

Газовая турбина предназначена для приведении в действие, посредством специального редуктора, компрессоров первой, второй и третьей ступеней, которые смонтированы на общем валу в последовательном порядке.

 

Турбина, расчетная производительная мощность которой составляет 32587 кВт, изготовлена компанией «Нуово Пиньоне». Она - двухвального типа, модель - MS 5002 D, с приводом напрямую к валу высокого давления (ВД) при использовании гидравлического сцепления, посредством электродвигателя модели AKG400L18 Alstom при 530 кВ, 6000 В, 2985 об/мин.

 

Использование электродвигателя необходимо для того, чтобы завести турбину, а гидравлическое сцепное устройство автоматически расцепляет двигатель, когда частота вращения газовой турбины превышает самоподдерживающую скорость. Турбины могут быть подразделены следующим образом:

· Блок ВД (высокого давления).

· Осевой компрессор.

· Камера сгорания.

· Турбина ВД (высокого давления).

· Блок НД (низкого давления).

· Турбина НД (силовая турбина низкого давления).

 

Расчетная частота вращения вала ВД составляет 5100 об/мин, в то время как частота вращения вала НД составляет 4650 об/мин.

 

У газовой турбины имеется два механически независимых друг от друга и не соединенных между собой рабочих колеса турбины:

· Рабочее колесо турбины ВД приводит в действие компрессорный ротор и компоненты ведущего вала.

· Рабочее колесо турбины НД приводит в действие компрессор.

 

Функциональная цель обоих, несоединенных между собой рабочих колес заключается в том, чтобы они оба работали с разной скоростью вращения для удовлетворения потребностей в разнообразной нагрузке на осевой компрессор.

 

Скорость вращения компрессора выше скорости вращения вала турбины, поэтому с целью приведения скорости вращения турбины в соответствие со скоростью вращения компрессора предусмотрен редуктор увеличения скорости.

 

Основными техническими характеристиками работы раздаточной коробки приводов для газотурбины и компрессора являются следующие данные:

· Скорость на входе (сторона турбины) – 4670 об/мин.

· Скорость на выходе (сторона компрессора) – 10863 об/мин.

· Передаточная мощность – 36900 кВт.

 

Раздаточная коробка приводов изготовлена фирмой MAAG AG и состоит из спиральной коробки приводов, модели GB 50/2, сконструированной согласно стандартным нормам американского нефтяного института API 613.

 

Способность компрессора работать при высокой скорости вращения достигается путем использования сегментного подшипника на высокооборотистом валу. Мощность редуктора относительно компрессора очень высока, так как его конструкция рассчитана на максимальную мощность.

 

Нижеследующие вспомогательные компоненты являются необходимыми для безопасной работы газовой турбины:

· Система сгорания, обеспечивающая низкое содержание сухих азото- кислородных соединений в продуктах сгорания.

· Система подачи воздуха и система выброса/выхлопа.

· Вентиляционная система.

· Пусковая Система.

· Система топливного газа.

· Система подачи гидравлического масла.

· Система масла контура регулирования.

· Система уплотнений и охлаждения.

· Система пожаротушения.

· Система уплотняющего газа/азота.

· Система смазочного масла.

Газовые компрессоры

 

Осушенный высокосернистый газ компримируется от 7,01 МПа (70,1 бар (абс) до 55 МПа (550 бар (абс) тремя ступенями компримирования при использовании нижеследующих видов центробежных компрессоров нагнетания:

Ступень компримирования Вид Компрессора

первая BCL 405/B

вторая BCL 304/C

третья BCL 304/D

 

Три ступени компримирования, смонтированные на общем валу в последовательном порядке приводятся газовой турбиной через специальный редуктор /коробку приводов/.

 

Компрессор первой ступени 8A-360X-KA-01 (Х-А,В,С) связан с газовой турбиной
8A-360X-MT-01 через специальный редуктор и муфту сцепления.

 

Компрессор второй ступени 8A-360X-KA-02 соединен в паре с компрессором первой ступени 8A-360X-KA-01через муфту сцепления.

 

Компрессор третьей ступени 8A-360X-KA-03 соединен в паре с компрессором второй ступени 8A-360X-KA-02 через муфту сцепления.

 

Производительность одного компрессора составляет 7 млн.м³/сутки при давлении нагнетания 55 МПа (550 бар). При снижении давления нагнетания производительность компрессора увеличивается.

 

Рабочие характеристики трех компрессоров представлены ниже:

· Ступень компримирования - первая вторая третья;

· Применяемый газ - Осушенный Высокосернистый Газ;

Характеристики Всасывания:

· Молекулярный Вес - 20,53 20,53 20,53;

· K = cp/cv - 1,319 1,238 1,192;

· Сжимаемость - 0,840 0,792 0,967;

· Давление, МПа (бар(абс) – 7,01 22,14 37,11 (70,1 221,4 371,1);

· Температура, °C - 32 45 45.

Характеристики Нагнетания:

· Давление, МПа (бар(абс) – 22,31 37,32 55,00 (223,1 373,2 550,0);

· Температура, °C - 146 86 77;

· Мощность на валу (кВт) - 27370 27370 27370;

· Частота вращения (об/мин) – 10650.

 

Направление вращения: по часовой стрелке.

 

Центробежный компрессор первой ступени (8A-360X-KA-01) имеет номинальный диаметр рабочего колеса, равный 400 мм, а также вал, оснащенный пятью лопастями.

 

Центробежный компрессор второй ступени (8A-360X-KA-02) имеет номинальный диаметр рабочего колеса, равный 300мм, а также вал, оснащенный четырьмя лопастями.

 

Центробежный компрессор третьей ступени (8A-360X-KA-03) имеет номинальный диаметр рабочего колеса, равный 400мм, а также вал, оснащенный четырьмя лопастями.

 

Осушенный высокосернистый газ после установки дегидратации на УКПГ-2 направляется в компрессорную станцию системы обратной закачки через 24" трубопровод.

 

Основными рабочими характеристиками являются:

· Давление – 7,01 МПа (70,1 бар (абс).

· Температура – 32 °C.

Влажность газа – 0 – 40 ррм

На общем коллекторе данной компрессорной станции (КС) предусмотрены ниже перечисленные КИПиА:

· Датчик/индикатор расхода высокосернистого газа 8A-360-FT/FI-950.

· Анализатор влажности газа 8A-360-AT-001A/B/C.

· Клапан-отсекатель 8A-3600-XV-001.

· Клапан подачи давления 8A-3600-XV-002.

· Датчик-реле перепадов давления 8A-360-PDSH-003

· Местный индикатор давления 8A-360-PI-001

· Датчик давления 8A-360-PT-001.

 

Индикатор расхода высокосернистого газа 8A-360-FI-950 обеспечивает индикацию количества осушенного высокосернистого газа, который должен быть компримирован тремя технологическими линиями системы обратной закачки газа.

 

Анализаторы влажности газа 8A-360-AT-001A/B/C, расположенные на входном коллекторе КС системы обратной закачки работают по системе выборки 2 из 3.

 

Анализаторы влажности осушенного высокосернистого газа подают сигнал тревоги высокой влажности, установленный на:

· 30 ppmv (при температуре окружающей среды выше минус 10 ⁰С);

· 2 ppmv (при температуре окружающей среды минус 32 ⁰С)

и сигнал критически высокой влажности, установленный на

· 40 ppmv (при температуре окружающей среды выше минус 10 ⁰С);

· 3,5 ppmv (при температуре окружающей среды минус 32 ⁰С).

Анализаторы подлежат настройке в зависимости от температуры окружающей среды согласно документу KPO-00PRC-TNO-00001-R «Уставки сигнализации и защиты на анализаторе влажности сырого газа»

Точностью анализаторов влаги является то, что значимые значения ниже 3,5 ppmv невозможны и поэтому минимальная температура окружающей среды для нагнетания сырого газа минус 32 ⁰С. При температуре ниже минус 32 ⁰С компрессоры обратной закачки должны работать в рециркуляционном режиме (согласно производственным процедурам).

После осуществления анализа, каждый газоанализатор влажности сбрасывает осушенный высокосернистый газ на факел ВД через две отдельные линий.

 

Клапан на входе во входной коллектор 8A-3600-XV-001 и впускной клапан подачи давления 8A-3600-XV-002 оснащены реле ограничителями
8A-3600-XZSH/XZSL-001/002, которые обеспечивают дистанционную индикацию состояния задвижек.

 

Оба клапана при отказе остаются закрытыми (ОЗ), что означает, что если подача воздуха КИП не состоится, значит, задвижки закроются.

 

Клапан подачи давления на входе во входной коллектор 8A-3600-XV-002 используется только во время предварительного запуска и устанавливается для подачи давления на отдельные линии всасывания компрессора системы обратной закачки, обходя байпасом клапан на входе во входной коллектор 8A-3600-XV-001

 

Ограничительная диафрагма 8A-3600-FO-001, с отверстием диаметром 18 мм, расположенная после впускного клапана 8A-3600-XV-002 обеспечивает плавное регулирование давления.

 

Клапан 8A-3600-XV-001 и клапан 8A-3600-XV-002 соединяются параллельно. До начала запуска индивидуальной технологической линии системы обратной закачки, открытие впускной клапана может состояться только, если перепад давления в обвязке перед и после нее составляет менее чем 0,2 МПа (2 бар).

 

Открытие клапана 8A-3600-XV-001 происходит по сигналу датчика-реле перепада давления 8A-360-PDSH-003, на котором установлен сигнализатор перепада
ВД 8A-360-DPHA-103.

 

Индикатор давления 8A-360-PI-001 и датчик давления 8A-360-PT-001 обеспечивают местную и дистанционную индикацию давления осушенного высокосернистого газа, подаваемого на технологические линии системы обратной закачки.

 

Датчик давления 8A-360-PT-001 подает сигнал о давлении всасывания на регулятор индикации давления 8A-360-PIC-001, который формирует часть системы регулирования распределения нагрузки компрессора системы обратной закачки.

 

В дополнение, регулятор индикации давления 8A-360-PIC-001 также формирует часть противопомпажной системы регулирования компримирования первой ступени
(8A-360X-UIC-101).

 

На входном коллекторе предусмотрены нижеследующие соединения с:

· Коллектором факела ВД.

· Коллектором сброса.

· Подачей азота для продувки.

· Коллектором системы открытого дренажа.

 

Патрубок коллектора факела ВД обеспечен клапаном-отсекателем, остающимся при отказе открытым (ОО) (8A-3600-XV-003), на котором предусмотрено реле-ограничитель 8A-3600-XZSH/XZSL-003, обеспечивающее дистанционную индикацию состояния клапана.

 

Клапан-отсекатель патрубка коллектора факела ВД оснащен байпасной линией для облегчения процесса подачи/сброса давления с клапана.

 

Для уменьшения расхода осушенного высокосернистого газа, идущего на факел ВД, при открытом положении клапана 8A-3600-XV-003, после запорного крана
8A-3600-XV-003, устанавливается диафрагменный ограничитель 8A-3600-FO-003 с отверстием диаметром 27 мм.

 

Коллектор сброса соединен с коллектором осушенного высокосернистого газа посредством нормально закрытого запорного крана 8A-3600-V-402.

Система подачи продувочного азота соединена к коллектору осушенного высокосернистого газа посредством нормально закрытого запорного крана
8A-3600-V-403.

 

Линия подачи продувочного азота также оснащена нормально закрытым проходным клапаном 8A-3600-V-405, обтюратором 8A-3600-BF-401 и местным индикатором давления 8A-360-PI-002.

Предусмотрена подача азота для продувки компрессора 8-A-360-A/B/C перед включением в работу после проведения ремонтных работ. Азот поступает из сборника
2-601-VA-01. Так как азот содержит до 2 % кислорода, для полного вытеснения кислорода необходима последующая продувка тёплым осушенным топливным газом.или чистым азотом Чистый азот может поставить компания ”BJ” Проверить точку росы топливного газа и если все в порядке, то перевернуть обтюраторы по топливному газу в открытое положение. Начать продувку чистым азотом или топливным газом. В процессе фазы продувки открыть все дренажи компрессора, чтобы удалить любую оставшуюся жидкость. Сбросить давление на ФВД через XV 108 до величины меньше 1 бар и проверить содержание кислорода. Содержание кислорода не должно быть выше 0,5%, в случае превышения снова набрать давление теплым топливным газом или чистым азотом и повторить тест.

Подробно продувка азотом описана в «Процедуре вытеснения кислорода после технического обслуживания компрессоров обратной закачки газа 8A-360A/B/ УКПГ-2» KPO-20-OPN-PRO-00007-R.

 

Диафрагменный ограничитель 8A-3600-FO-002, с отверстием диаметром 6 мм, устанавливается после запорного крана 8A-3600-V-403.

 

Коллектор системы открытого дренажа подсоединён к коллектору осушенного высокосернистого газа посредством 1" нормально закрытого запорного крана.

 

На последней линии, соединяемой с общей линией нагнетания компрессоров обратной закачки, имеется остающийся при отказе открытым клапан-отсекатель подачи давления 8A-3600-XV-004, где предусмотрены реле-ограничители
8A-3600-XZSH/XZSL-004 для дистанционной индикации состояния клапана/задвижки.

 

На линии также предусмотрены нормально закрытые запорные краны
8A-3600-V-406 и 8A-3600-V-407, а также обратный клапан.

Вышеуказанная линия предназначена для поддержания давления в общем коллекторе нагнетания линий компримирования системы обратной закачки до давления всасывания, прежде чем запускать установки.

 

Диафрагменный ограничитель 8A-3600-FO-004, с отверстием диаметром 10 мм, установлен после запорного крана 8A-3600- XV-004. Диафрагменный ограничитель
8A-3600-FO-004 способствует падению давления в линии подачи осушенного высокосернистого газа и тем самым, давление газа в общем коллекторе нагнетания технологических линий компримирования внутри системы обратной закачки газа, плавно регулируется.

 

Осушенный высокосернистый газ подается на первую ступень компримирования через 16" линию всасывания. На линии всасывания предусмотрены ручной запорный кран 8A-360X-V-501 и обтюратор 8A-360X-BF-501, которые обеспечивают в случае необходимости изоляцию линии всасывания от общего входного коллектора.

 

На линии всасывания предусмотрены:

· Клапан-отсекатель 8A-360X-XV-101;

· Клапан подачи давления 8A-360X-XV-102;

· Датчик-реле перепада давления 8A-360X-PDSH-101;

· Соединительный патрубок к коллектору сброса;

· Соединение к системе подачи продувочного азота;

· Система уплотнения осушенным газом.

 

Клапан-отсекатель 8A-360X-XV-101 и клапан подачи давления 8A-360X-XV-102, оба остающиеся закрытыми при отказе (ЗО) оснащены реле-ограничителями
8A-360X-XZSH/XZSL-101/102 для дистанционной индикации состояния клапана.

 

Клапан подачи давления 8A-360X-XV-102 используется только во время предварительного запуска и подает давление в линию подачи газа на первую ступень компримирования, минуя клапан- отсекатель 8A-360X-XV-101.

 

Диафрагменный ограничитель 8A-360X-FO-106 с отверстием диаметром 18 мм установлен после клапана-отсекателя 8A-360X-XV-102. Диафрагменный ограничитель способствует падению давления в потоке подаваемого газа и медленно повышает давление газа линии всасывания первой ступени компримирования газа.

 

Клапан-отсекатель 8A-360X-XV-101 и клапан подачи давления 8A-360X-XV-102 соединены параллельно. До запуска компрессора системы обратной закачки, открытие клапана-отсекателя 8A-360X-XV-101 может состояться только тогда, когда перепад давления в обвязке перед и после него ниже, чем 0,2 МПа (2 бар).

 

Открытие клапана 8A-360X-XV-101 происходит по сигналу датчика-реле перепада давления 8A-360X-PDSH-101, на котором имеется сигнализатор перепада высокого давления 8A-360X-PDAH-101.

 

¾" коллектор сброса соединен с линией всасывания первой ступени компримирования посредством ¾" запорного крана.

 

2" соединительный патрубок подачи азота продувки соединен к линии всасывания первой ступени компримирования посредством нормально закрытого запорного крана
8A-360X-V-502.

 

Линия подачи азота также оснащена нормально закрытым проходным клапаном 8A-360X-V-503 и обтюратором 8A-360X-BF-502.

 

Диафрагменный ограничитель 8A-360X-FO-105 с диафрагмой диаметром 6 мм расположен после запорного крана 8A-360X-V-502.

 

1½" соединение к системе уплотнения осушенным газом напрямую соединено, без каких-либо клапанов/задвижек, к линии всасывания первой ступени компримирования.

 

Высокосернистый газ, до подачи на компрессор первой ступени, поступает сначала во входной скруббер первой ступени 8A-360X-VA-01, где отделяется жидкость, а из входного скруббера высокосернистый газ затем напрямую поступает в компрессор первой ступени.

 

После входного скруббера первой ступени, 16" линия всасывания оснащена следующими КИПиА:

· Узел расхода и датчик расхода 8A-360X-FE/FT-101;

· Датчик/индикатор давления 8A-360X-PT/PI-102;

· Датчик/индикатор температуры 8A-360X-TT/TI-104.

 

Вышеуказанные КИПиА передают свои сигналы на противопомпажную систему регулирования первой ступени газокомпрессора 8A-360X-UIC-101.

 

Фильтр расположен перед компрессором первой ступени 8A-360X-KA-01. Фильтр предусмотрен для удаления твердых частиц в потоке высокосернистого газа, прежде чем он попадает в компрессор первой ступени.

 

Датчик-реле перепада давления (8A-360X-PDSH-103) предусмотрен на входе и на выходе фильтра, и инициирует сигнализатор (8A-360X-PDAH-103), когда перепад давления возрастает до 50 кПа (0,5 бар). Фильтр должен быть прочищен или заменен.

 

Реле критически низкого давления (8A-360X-PSLL-125) расположен прямо перед местом входа высокосернистого газа в компрессор первой ступени, который при обнаружении давления, равного 4,0 МПа (40 бар (изб) инициирует сигнализатор
(8A-360X-PALL-125) и выключает компрессор обратной закачки без сброса давления.

 

Для пуска резервного компрессора обратной закачки газа в зимний период эксплуатации предусмотрен прогрев компрессора горячим газом. Для этого предусмотрена перемычка с нагнетания первой ступени работающего компрессора во всасывающий коллектор резервного компрессора.

При прогреве резервного компрессора обратной закачки газа необходимо строго соблюдать процедуры, изложенные в документе KPO-20-OPN-PRO-00008-R «Подогревающая линия-перемычка для запуска компрессора НП на УКПГ-2».

 

Предусмотрены три обогревателя уплотнительного газа, по одному обогревателю на каждую стадию компрессии, а также клапана для уплотнительного газа, управляемых системой управления APACS.

 

Особая Рабочая Инструкция дает подробности этих изменений и инструкции по эксплуатационным требованиям для компрессора «B». Этот документ следует читать вместе с Инструкциями по Управлению Установкой для Эксплуатации Компрессора.
№ документа - KPO-80-OPN-MAN-00002, который дает полнейшие инструкции по запуску всей компрессорной системы.

 

Как часть модификаций Системы Газовых Уплотнений установлена 2" линия для подачи уплотнительного газа до запуска компрессора. Этот газ поступает из входного коллектора после клапана XV-102. Эта линия оснащена клапанами двойной блокировки и стравливания поворотной заглушкой, которые находятся в положении ОТКРЫТО во время обычной работы. Эта линия «газа для запуска/уплотнительного газа» также имеет клапан аварийной остановки (XV-1100), который принимает участие в последовательности запуска компрессора.

 

Имеется 11/2” линия от линии возврата уплотнительного газа, идущего ко входному скрубберу (VA-01), в коллектор Факела ВД. Это позволяет перенаправлять уплотнительный газ к факелу во время запуска. На линии установлен клапан аварийной остановки (XV-1099) и шайба ограничения расхода (FO-1099 диаметром 6мм), это тоже принимает участие в последовательности запуска.

 

При пуске компрессора, уплотнительный газ для Уплотнений из Сухого Газа (УСГ) компрессора первой стадии поступает на первую крыльчатку, через фильтр и на дифференциальный регулятор давления PDCV-1114, который регулирует давление уплотнительного газа в зависимости от сигнала датчика перепада давления PDT-1114. Это дифференциальное давление установлено на 0,35 МПа (3,5 бар) для первой стадии, и чтобы обеспечивать постоянную подачу газа на УСГ, установлены также обходная линия и шайба ограничения расхода (FO-1226) вокруг дифференциального регулятора давления PDCV-1114. Шайба ограничения расхода имеет диаметр в 3,5 мм.

 

Холодный газ из дифференциального регулятора давления PDCV-1114 подается через обогреватель EH-240, и контролируется термодатчиками TE-1151A и TE-1151B. Этот холодный уплотнительный газ поступает на факел через клапан XV-1134 и шайбу ограничения расхода FO-1200 (диам. **мм). По мере того как обогреватель разогревает газ, и температура достигает 80 °C (заданное значение – 100 °C), это позволяет продолжать последовательность ПУСКА, и клапана меняют свое позицию: XV-1131 открывается (уплотнительный газ на УСГ), и XV-1134 закрывается (холодный уплотнительный газ на факел).

 

Эта последовательность также имеет место на второй и третьей стадии, где газ от второй крыльчатки компрессора второй стадии поступает через регулятор давления
PCV-1128 и его обходную линию. Она имеет ограничительную шайбу (FO-1133) диаметром в 5 мм, установленную, чтобы постоянно поддерживать подачу газа. Заданное значение для этого регулятора берется с наиболее высокого давления, зарегистрированного в камерах уплотнительного газа второй и третьей стадии; датчики давления PT-1195 и PT-1196 для второй стадии, и PT-1197 и PT-1198 для третьей стадии. Берется самое высокое давление, зарегистрированное этими датчиками, и затем добавляется 3,0 МПа (30 бар), что и является заданным значением для регулятора давления PCV-1128.

 

Отсюда холодный газ проходит через фильтры, и для второй стадии поступает на обогреватель EH-241, в то время как для третьей стадии поступает на обогреватель
EH-242. Холодный газ, выходящий из этих обогревателей, сбрасывается на факел через клапаны XV-1135 для второй стадии и XV-1136 для третьей стадии. Обе эти факельные линии снабжены ограничительными шайбами, установленные после клапанов FO-1201 и FO-1220 соответственно.

 

Обогреватели управляются и контролируются Тиристорной Панелью Управления в Блоке Управления Электродвигателями, кроме этого также имеются приспособления для местного контроля и аварийной остановки. Каждый из них снабжены ограничителем температуры по технологическим условиям и термическим отключателем для защиты обогревателей. Если этот термический отключатель задействован, то обогреватель должен быть заново настроен в шкафу с использованием специального настроечного инструмента.

Температура уплотнительного газа контролируется датчиками TE-1155 и TE-1156 для второй стадии и TE-1159 и TE-1160 для третьей стадии. Холодный уплотнительный газ, выходящий из обогревателей при старте, поступает на факел через клапана XV-1135 (вторая стадия) и XV-1136 (третья стадия). По мере того как обогреватели разогревают газ, и температура достигает 100 °C (заданное значение – 120 °C), последовательность ПУСКА продолжается, и клапана, контролирующие подачу уплотнительного газа, меняют свое положение, чтобы пропустить теплый газ в систему уплотнений.

XV-1132 открывается (уплотнительный газ к УСГ второй стадии) и XV-1135 закрывается (уплотнительный газ к факелу).

XV-1133 открывается (уплотнительный газ к УСГ третьей стадии) и XV-1136 закрывается (уплотнительный газ к факелу).

Теперь уплотнительный газ поступает на УСГ.