Система технологического газа компрессорного цеха

 

Для того чтобы управлять системой технологического газа, на КС предусмотрена технологическая обвязка, которая, в свою очередь предназначена для:

- приёма на КС технологического газа из магистрального газопровода;

- очистки технологического газа от мехпримесей и капельной влаги в пылеуловителях и фильтр-сепараторах;

- распределения потоков для последующего сжатия и регулирования схемы загрузки ГПА;

- охлаждение газа после компремирования в АВО газа;

- вывода КЦ на станционное «кольцо» при пуске и остановке;

- подачи газа в магистральный газопровод;

- транзитного прохода газа по магистральному газопроводу, минуя КС;

- при необходимости сброса газа в атмосферу из всех технологических газопроводов компрессорного цеха через свечные краны.

В зависимости от типа центробежных нагнетателей, на КС "Изобильненская" применяют схему с параллельной коллекторной обвязкой, характерная для полнонапорных нагнетателей.

Полнонапорные нагнетатели. Проточная часть этих нагнетателей сконструирована таким образом, что позволяет при номинальной частоте вращения создать степень сжатия до 1,45, определяемую расчётными проектными давлениями газа на входе и выходе компрессорной станции.

При работе полнонапорных нагнетателей газ из магистрального газопровода через охранный кран №19 поступает на узел подключения КС к магистральному газопроводу. Кран №19 предназначен для автоматического отключения магистрального газопровода от КС в случае возникновения каких-либо аварийных ситуаций на узле подключения, в технологической обвязке КС или обвязке ГПА.

После крана №19 газ поступает к входному крану №7, также расположенному на узле подключения. Кран №7 предназначен для автоматического отключения КС от магистрального газопровода. Входной кран №7 имеет обводной кран №7р, который предназначен для заполнения газом всей системы технологической обвязки КС. Только после выравнивания давления в магистральном газопроводе и технологических коммуникациях станции с помощью крана №7р, производится открытие крана №7. Это делается во избежание газодинамического удара, который может возникнуть при открытии крана №7, без предварительного заполнения газом технологических коммуникаций КС. Сразу за краном №7 по ходу газа установлен свечной кран №17. Он служит для стравливания газа в атмосферу из технологических коммуникаций станции, при производстве на них профилактических работ. Аналогичную роль он выполняет и при возникновении аварийных ситуаций на КС.

После крана №7, газ поступает к установке очистки, где размещены пылеуловители. В них он очищается от мехпримесей и влаги.

После очистки, газ по трубопроводу поступает во входной коллектор компрессорного цеха и распределяется по входным трубопроводам ГПА через кран №1 на вход центробежных нагнетателей.

После сжатия в центробежных нагнетателях, газ проходит обратный клапан, выходной кран №2 и по трубопроводу поступает на установку охлаждения газа (АВО).

После АВО, газ через выкидной шлейф по трубопроводу, через выходной кран №8, поступает в магистральный газопровод.

Перед краном №8 устанавливается обратный клапан, предназначенный для предотвращения обратного потока газа из газопровода. Этот поток газа, если он возникает при открытии крана №8, может привести к обратной раскрутке центробежного нагнетателя и ротора силовой турбины, что в конечном итоге приведёт к серьёзной аварии на КС.

Назначение крана №8, который находится на узле подключения КС, аналогично крану №7. При этом стравливание газа в атмосферу происходит через свечной кран №18, который установлен по ходу газа перед краном №8.

На узле подключения КС между входным и выходным трубопроводом имеется перемычка с установленным на ней краном №20. Назначение этой перемычки – производить транзитную подачу газа, минуя КС в период её отключения (закрыты краны №7 и 8; открыты свечи №17 и 18).

На узле подключения КС установлены камеры приёма и запуска очистного устройства магистрального газопровода. Эти камеры необходимы для запуска и приёма очистного устройства, которое проходит по газопроводу и очищает его от механических примесей, влаги, конденсата. Очистное устройство представляет собой поршень со щётками или скребками, который движется до следующей КС в потоке газа, за счет разности давлений – до и после поршня.

На магистральном газопроводе, после КС, установлен и охранный кран №21, назначение которого такое же, как и охранного крана №19.

При эксплуатации КС может возникнуть ситуация, когда давление на выходе станции может приблизиться к максимальному разрешённому или проектному. Для ликвидации такого режима работы станции между выходным и входным трубопроводом устанавливается перемычка с краном №6А. Этот кран также необходим при пуске или остановке цеха или группы агрегатов при последовательной обвязке. При его открытии часть газа с выхода поступает на вход, что снижает выходное давление и увеличивает входное. Снижается и степень сжатия центробежного нагнетателя. Работа КС с открытым краном №6А называется работой станции на «кольцо». Параллельно крану №6А врезан кран №6АР, необходимый для предотвращения работы ГПА в помпажной зоне нагнетателя. Диаметр этого крана составляет ~ 10 до 15% от сечения трубопровода крана №6А. Для минимально заданной заводом-изготовителем степени сжатия нагнетателя последовательно за краном №6А врезается ручной кран №6Д.

Рассмотренная схема технологической обвязки позволяет осуществлять только параллельную работу нескольких работающих ГПА. При таких схемах КС применяются агрегаты с полнонапорными нагнетателями со степенью сжатия 1,45-1,54.

Отличительной особенностью эксплуатации данной технологической обвязки КС перед неполнонапорными является:

- схема с полнонапорными ЦБН, значительно проще в управлении, чем с неполнонапорными ЦБН из-за значительно меньшего количества запорной арматуры;

- схема данной КС позволяет использовать в работе любые, имеющиеся в резерве агрегаты;

- при остановке в группе одного неполнонапорного ГПА требуется выводить на режим «кольцо» и второй агрегат;

- отпадает необходимость в кранах №3, режимных №41-49, а нанекоторых обвязках и №3бис;

- возможны большие потери газа из-за негерметичности режимных кранов.

1.4 Запорная арматура и требования,

Предъявляемые к ней.

Трубопроводная арматура (краны, вентили, обратные клапаны и т.д.) представляют собой устройства, предназначенные для управления потоками газа, транспортируемого по трубопроводам, отключения одного участка трубопровода от другого, включения и отключения технологических установок, аппаратов, сосудов и т.д.

Вся запорная арматура технологических обвязок компрессорной станции имеет нумерацию согласно оперативной схеме КС, четкие указатели открытия и закрытия, указатели направления движения газа. Запорная арматура в обвязке КС подразделяется на 4 основные группы: общестанционные, режимные, агрегатные и охранные.

Общестанционные краны установлены на узлах подключения станции к магистральному газопроводу и служат для отключения КС от газопровода и стравливания газа из технологической обвязки станции. К таким кранам относятся краны №7,8,17,18,20. К общестанционным кранам относятся и краны №6,6р обеспечивающие работу КС на «Станционное кольцо».

Режимные краны обеспечивают возможность изменения схемы работы ГПА, выбор групп работающих агрегатов. Нумерация этих кранов на различных КС различна, но, как правило, эти краны объеденины номерами одной десятки и характерны, в основном, для обвязок с неполнонапорными ЦБН.

Агрегатные краны относятся непосредственно к обвязке нагнетателя и обеспечивают его подключение к технологическим трубопроводам станции. К ним относятся краны №1,2, 4,5,6.

Охранные краны предназначены для автоматического отключения КС от магистрального газопровода в условиях возникновения каких-либо аварийных ситуаций на КС. К ним относятся краны №19 и 21.

К характерным особенностям работы запорной арматуры на магистральных газопроводах и КС относятся: высокое давление транспортируемого газа (до 7,5МПА), относительно высокая температура газа на выходе КС (60-70^оС), наличие в составе газа механических примесей и компонентов, вызывающих коррозию, эрозию металла и т.д.

К запорной арматуре предъявляются следующие основные требования: она, прежде всего, должна обеспечивать герметичное отключение отдельных участков газопровода, сосудов, аппаратов от технологических газопроводов и длительное время

сохранять эту герметичность, иметь высокую работоспособность, быть коррозионно-стойкой и взрывобезопастной. Для перекрытия потока затвор вращается вокруг своей оси перпендикулярной трубопроводу. Краны могут иметь гидровлический, пневматический, пневмогидравлический и электрический приводы. Они могут иметь также и ручное управление.

По сравнению с другими видами запорной арматуры краны обладают следующими преимуществами: компактность, прямоточное движение потока газа через отверстие в шаре крана, что не вызывает больших гидравлических сопротивлений.

Запорные краны с шаровым затвором получили наибольшее распространение на магистральных газопроводах и используются в качестве запорно-отключающих устройств сепараторов, пылеуловителей, камер пуска и приема очистных поршней, в свечных обвязках, узлах подключения КС, различного рода перемычек, обвязке газоперекачивающих агрегатов и т.д.

При эксплуатации кранов необходимо выполнение следующих основных требований:

- запрещается эксплуатировать краны при не полностью открытом или закрытом положении затвора;

- перестановку шаровых кранов производить при наличии перепада до и после крана не более 0,8 МПа;

- периодически производить набивку крана крановой смазкой, рекомендованной заводами-изготовителями.

К задвижкам относятся разного рода запорные устройства, в которых проходное сечение для газа перекрывается за счет поступательного перемещения затвора в направления, перпендикулярном движению потока транспортируемого газа. По сравнению с другими видами запорной арматуры, задвижки имеют следующие особенности: незначительное гидравлическое сопротивление при полностью открытом проходном сечении, простота обслуживания и ремонта. Применяются в основном на линиях продувки пылеуловителей и фильтр-сепараторов, а также как ручные отсечные задвижки на линии кранов №4 и 6 и блоков подготовки топливного, пускового и импульсного газа.

К вентилям относят запорную арматуру с поступательным перемещением затвора, параллельно потоку транспортируемого газа. Вентили имеют следующие характерные особенности: возможность работы при высоких перепадах давлений на золотнике, простота конструкции, обслуживания и ремонта, относительно небольшие габаритные размеры, исключение возможности гидравлического удара. Используются в основном на линиях отбора импульсного газа и линиях отбора к щитам управления агрегатной и станционной системы управления.

К обратным клапанам относят устройства, предназначенные для предотвращения обратного потока газа в трубопроводе. Они выполняются как автоматически самодействующие предохранительные устройства. Основным узлом обратного клапана является его затвор, который пропускает газ в одном направлении и перекрывает поток в другом. Обратный клапан устанавливают на узле подключения перед краном №8, а также в обвязке полнонапорных нагнетателей перед кранами № 2 и 6.

Техническое обслуживание и ремонт запорной арматуры осуществляется в соответствии с инструкциями завода-изготовителя по специальному план-графику.

На магистральных газопроводах и КС применяется запорная арматура различного типа, но наибольшее распространение получили краны, задвижки и обратные клапаны.

Краном называется запорное устройство, в котором подвижная деталь затвора имеет форму тела вращения с отверстием для пропуска рабочей среды.

Эксплуатация системы

Технологического газа

 

 

Технологические краны, входящие в контур станционного кольца, должны обеспечивать регулирование расхода газа через нагнетатели путем его перепуска из нагнетательного шлейфа цеха во всасывающий.

Температура газа после компримирования должна поддерживаться не вы­ше, чем допустимая для участка газопровода, прилегающих к КС.

Надземные части технологических трубопроводов должны иметь звукоизоляцию.

Трубопроводы и коллекторы компрессорного цеха укреплены с помощью хомутов, обеспечивающих возможность их перемещения при температурных расширениях.

Подземная часть трубопроводов покрыта антикоррозийной изоляцией. Трубопроводы на поверхности окрашены в установленные цвета. На трубопроводах стрелкой указано направление движения газа.

Все наружные коллекторы и трубопроводы в пределах компрессорного цеха защищены от коррозии электрозащитными устройствами. Не реже одного раза в год проводится ультразвуковой контроль толщин стенок наземных трубопроводов в местах поворотов, сужений, врезок и т.п. Не реже одного раза в месяц проверяется состояние фундаментов, на которых уложены наземные трубопроводы и коллекторы, для определения их целостности и отсутствия осадки.

Установленная арматура должна иметь номера в соответствии с правилами технической эксплуатации магистральных газопроводов, а также указатели направления открытия, закрытия и направления потока. Узел управления арматурой должен иметь номер, соответствующий номеру управляемого крана, а также маркировку педалей и соленоидов - «Открытие» и «Закрытие». Обслуживание запорной арматуры должно производиться в соответствии с инструкцией по их эксплуатации.

После монтажа или ремонта пылеуловителей включение их в работу должно осуществляться под руководством начальника цеха. Эксплуатация пылеуловителей, их профилактические осмотры и испыта­ния должны производиться согласно «Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» и «Положением о плано­вом предупредительном ремонте линейной части и технологического обору­дования магистральных газопроводов». Для удаления конденсата пылеулови­тели должны продуваться не реже 1 раза в смену с записью в журнале газоопасных работ, проводимых без наряда-допуска. Продувка конденсата производится в конденсатосборник.

В зимний период для обеспечения надежной работы запорной арматуры должна использоваться зимняя крановая смазка. Запорная арматура системы технологического газа в зимнее время должна постоянно очищаться от снега и льда. Необходимо обеспечить безостановочную работу пылеуловителя в зимнее время при температуре наружного воздуха ниже преде­льно допустимой температуры для марки стали пылеуловителя. При необходимости отключения пылеуловителя при температуре наружного воздуха ниже предельно допустимой температуры для марки стали, с аппарата должно быть медленно снято давление газа. Категорически запрещается заполнять и включать пылеуловители в работу при температуре стенки аппарата ниже предельно-допустимой для данной марки стали.

При подготовке системы технологического газа к пуску компрессорного цеха запорная арматура системы технологического газа находится в следующем состоянии:

открыты краны №17 №18 №20, агрегатные краны №5, выходные и свечные краны на скрубберах и аппаратах воздушного охлаждения газа;

закрыты краны №6, №6р, №7, №8,байпасы кранов №7, №8, агрегатные краны №1, №2, №4.

Заполнение технологической обвязки компрессорного цеха газом производится в следующей последовательности:

закрывается свечной кран №17 и свечи на скрубберах и аппаратах воздушного охлаждения газа;

открывается байпас крана №7 и вытесняется воздух из системы избыточным давлением газа не более 0.1 МПа через свечной кран №18;

проводится контроль за содержанием кислорода на выходе из свечи (содержание кислорода не более 2%);

закрывается свечной кран №18 и увеличивается давление в контуре (до давления в магистральном газопроводе);

открываются краны №7,№8 и закрывается байпасный кран №7.

Все работы по перестановке кранов производятся в ручную с местных узлов управления. После этого необходимо:

проверить установку всех общестанционных кранов на дистанционное управление с главного щита управления компрессорным цехом;

после пуска одного из агрегатов закрыть кран №20.

Остановку компрессорного цеха необходимо выполнять в следующей последовательности:

остановить агрегаты в соответствии с инструкцией по эксплуатации газоперекачивающего агрегата;

закрыть краны №7, №8. При необходимости открыть краны №17, №18;

после выравнивания давления на кране №20 открыть его.

В экстренных случаях полная остановка компрессорного цеха производится автоматически. Все указанные операции по перестановке кранов (кроме крана №20) происходят автоматически.

В целях опробования системы аварийной остановки цеха следует пользоваться ею при ежегодных плановых остановках.

Для нормальной эксплуатации системы технологического газа необходимо следующее:

не допускать повышения давления в системе нагнетания газоперекачивающих агрегатов выше максимального рабочего;

режим работы агрегатов должен поддерживаться в пределах зоны устойчивой работы нагнетателей, определяемой характеристикой нагнетателя;

не допускать повышения допустимой температуры на выходе из нагнетателей;

при выводе агрегата на цеховое кольцо принять меры к недопущению роста температуры газа - снизить обороты нагнетателя до минимально возможного по условиям, определённым инструкцией по эксплуатации агрегата;

постоянно контролировать наличие импульсного газа на узлах управления запорной арматуры;

не допускать утечек газа и конденсата в коммуникациях и запорной арматуре. В случае появления утечек необходимо срочно принять меры к их устранению.

В системе технологического газа компрессорного цеха предусмотрена очистка газа в циклонных пылеуловителях от механических примесей, углеводородного конденсата, воды и их сбора в конденсатосборник.

Во время эксплуатации пылеуловителей предусматривается следующее техническое обслуживание:

производится продувка пылеуловителя один раз в смену (или по мере накопления конденсата и шлама) через дренажный кран;

периодически, но не реже одного раза в неделю, производится замер перепада давления на пылеуловителях. Перепад должен быть не более величин, указанных на пылеуловителях.

Категорически запрещается заполнять и включать пылеуловители в работу при температуре стенки аппарата ниже минимально допустимых величин, указанных в паспорте. При отключении пылеуловителей при температуре наружного воздуха ниже минимально допустимых величин с аппарата должно быть немедленно снято давление.

Техническое обслуживание пылеуловителей включает:

внешний осмотр оборудования;

включение в работу и выключение из работы;

контроль перепада давлений на входе и выходе;

контроль уровня жидкости;

дренирование из аппаратов отсепарированного шлама и конденсата;

контроль утечек газа и их устранение.

Периодически, не реже одного раза в год, производится осмотр с целью определения работоспособности циклонных элементов, других элементов аппарата и очистки его от загрязнений.

Также предусмотрена система охлаждения технологического газа в аппаратах воздушного охлаждения. Система предназначена для охлаждения и поддержания температуры на выходе из цеха в заданных пределах для участка магистрального газопровода.

Во время эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа необходимо:

следить за натяжением клинообразных ремней привода вентилятора;

следить за частотой пусков теплообменников;

регулировать температуру газа после аппаратов воздушного охлаждения, в зависимости от температуры окружающего воздуха возможно только отключением части вентиляторов.

Категорически запрещается заполнять и включать в работу блоки аппаратов воздушного охлаждения при температуре стенки аппарата ниже минимально допустимых величин.

При эксплуатации предусмотрено следующее техническое обслуживание:

не реже одного раза в два месяца проверяется уровень масла в редукторе;

подаётся смазка на подшипники редуктора;

производится обдувка паром или воздухом оребрённых труб через оребрение;

проверяется состояние защитной сетки вентилятора;

проверяются зазоры между коллектором и вентилятором; осматриваются лопасти вентилятора на наличие трещин;

проверяется исправность электропроводки и заземление аппарата;

проверяется натяжение клинообразных ремней, при необходимости производится натяжение ремней;

ежегодно производится чистка и смазка подшипников вентилятора.

Внешний осмотр оборудования и коммуникаций, обнаружение утечек газа, контроль и регистрацию температуры газа на выходе установки, контроль перепада давлений газа на выходе. В случае возрастания перепада давлений газа на установке открывается обводной кран и принимаются меры по поочерёдной остановке и очистки загрязнённых аппаратов.

Не реже одного раза в год производится наружный осмотр аппаратов воздушного охлаждения с целью определения работоспособности трубных пучков, вентиляторов и очистка от загрязнений.

Эксплуатация ГПА во время работы.

К эксплуатации агрегата допускается персонал, прошедший специальную подготовку по изучению устройства и правил эксплуатации агрегата, и имеющий удостоверение установленной формы.

Запрещается эксплуатация агрегата без штатных ограждений, кожухов, за­щитных решеток.

Перед пуском ГПА необходимо убедиться в отсутствии обслуживающего персонала внутри блоков агрегата.

На работающем агрегате:

- двери всех контейнеров должны быть закрытыми;

- запрещается входить в контейнер двигателя, всасывающую камеру и в ВОУ;

- при устойчивом режиме работы допускается кратковременный осмотр на герметичность маслосистемы и КПВ в контейнере двигателя.

Запрещается подтягивать фланцевые и шарово-конусные соединения на трубопроводах, находящихся под давлением.

Для освещения разрешается пользоваться переносными лампами напряжением 12 В во взрывобезопасном исполнении.

Запрещается хранить легко воспламеняющиеся материалы вблизи или непо­средственно в блоках ГПА.

Запрещается эксплуатировать агрегаты при неисправной системе пожаротушения, или если истек срок очередного освидетельствования баллонов пожаротушения.

Входить в отсек двигателя или нагнетателя без противогаза после срабатывания системы пожаротушения разрешается только после тщательного проветривания отсека.

Не допускается пребывание обслуживающего персонала без средств индивидуальной защиты от шума у работающего агрегата более 1 часа в течение смены.

В зимнее время необходимо периодически очищать площадки обслуживания от снега.

Необходимо следить за уровнем масла в маслобаках и при его понижении дозаправлять баки свежим маслом.

Необходимо следить за местонахождением рабочей точки по характеристи­кам нагнетателя. Потребляемая нагнетателем мощность не должна превышать номинальную более чем на 20 %, а рабочая точка должна находиться правее помпажной зоны не менее чем на 5 - 10 % по производительности. Работа в помпажной зоне запрещается.

При температуре окружающего воздуха от 253К до 278К каждые 2 часа через смотровое окно всасывающей камеры необходимо осматривать защитную сетку ограждения и входное устройство двигателя на отсутствие льда, инея. В остальных случаях надо осматривать защитную сетку один раз в смену.

При работе агрегата в диапазоне температур от 263К до 277К необходимо включать систему обогрева циклового воздуха.

СПЕЦИАЛЬНЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчёт режима работы компрессорного цеха

 

Цель расчёта режима КЦ, определение: приведённой объемной производительности, приведённой частоты вращения ротора, мощности на валу привода, степени сжатия, политропического КПД, и проверка удаленности режима работы от границ помпажа.

 

Исходные данные

Пропускная способность компрессорного цеха Q_кц, млн.м³/сут 50

Тип центробежного нагнетателя Н-196-1,45

Тип газоперекачивающего агрегата ГПА Ц-6,3

Номинальная частота вращения силового вала n_н, об/мин 8200

Фактическая частота вращения ротора ЦБН n, об/мин 7800

Механические потери N_мех, кВт 100

Показатель политропны κ 1,31

Температура газа на входе в ЦБН Т, К 293

Потери газа в обвязке пылеуловителей ∆Р, МПа 0,08

Относительная плотность газовой смеси ∆, 0,59

Давление газа на входе в КЦ Р_вх, МПа 3,5

Число рабочих групп ГПА m, 5.

 

Газовая постоянная R', Дж/(кг*К)

R'= , (1)

где R – 286,8 Дж/(кг*К) – газовая постоянная воздуха;

∆ – относительная плотность газа по воздуху.

R'= Дж/(кг·К)

Плотность газа при 20°С и 0,1013, МПа кг/м³

ρ_ст=∆·1,205, (2)

где 1,205 кг/м³ – плотность воздуха при 20°С и 0,1013 МПа;

ρ_ст= 0,59·1,205= 0,71 кг/м³

Давление газа на всасывании в ЦБН с учётом потерь газа в обвязке пылеуловителей Р_вс, МПа

Р_вс=Р_вх–∆Р, (3)

где Р_вх – давление газа на входе в КЦ, МПа;

∆Р – потери газа в обвязке пылеуловителей;

∆Р=0,12

Р_вс= 3,5 - 0,08= 3,42 МПа

Коэффициент сжимаемости природного газа, Z, определяем по Z=0,89

Плотность газа при всасывании в ЦБН ρ_вс, кг/м³

ρ_вс= , (4)

где Р_вс – абсолютное значение давления газа при всасывании в ЦБН, МПа;

Т – абсолютное значения температуры газа при всасывании, К;

Z – Коэффициент сжимаемости газа при температуре и давлении газа всасывании в ЦБН;

ρ_вс= кг/м³

Фактическая подача группы ЦБН Q_к, млн.м³/сут

Q_к= , (5)

где Q_кц – пропускная способность компрессорного цеха, оборудованного однотипными агрегатами, млн. м³/сут;

m – число параллельно работающих групп, шт.;

Q_к= млн.м³/сут

Объемная подача нагнетателя Q_об, м³/мин

Q_об= , (6)

Q_об= м³/мин

Приведённая объёмная подача [Q]_пр, м³/мин

[Q]_пр= Q_об, (7)

где n_н – номинальная частота вращения ротора нагнетателя, об/мин;

n – фактическая частота вращения ротора нагнетателя, об/мин;

Q_об – объёмная подача нагнетателя, м³/мин;

[Q]_пр= м³/мин

 

Приведенная частота вращения

, (8)

где Z_пр, R_пр, Т_пр – параметры газа, для которых составлена характеристика нагнетателя; [4] Z_пр=0,90; R_пр=518; Т_пр=293 К;

Степень сжатия ε и приведённая относительная мощность ЦБН по найденным значениям приведённой объёмной подаче и приведенной частоты вращения, определяем по номограмме. ; ;КПД_пол=0,8;

Внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем N_i, кВт

N_i= , (9)

N_i= 220·26,1·0,97³= 4923 кВт