Модернизация газотурбинного газоперекачивающего агрегата типа ГТК-10-4

На КС осуществляется постоянный контроль над содержанием газа в воздухе в рабочих помещениях. Контроль ведётся как с помощью автоматических сигнализаторов, так и с помощью модифицированных интерферометров, которые должны быть на каждом цехе.

Все узлы ГПА изготавливаются в соответствии с расчётом на прочность.

Оборудование КС работающее под давлением один раз в год проверяется на герметичность и прочность газовой службой Госгортехнадзора.

Рассмотренные выше работы по модернизации ГТК-10-4 относятся к ремонтным работам ГГПА.

При выводе ГГПА в ремонт должны быть проведены следующие мероприятия:

а).относительно питания цепей управления кранами;

б).закрытые отборы импульсного газа;

в).отключено вспомогательное электрооборудование. Щиты управления агрегатом обесточиваются и вывешиваются плакаты «Не включать, работают люди».

При разборке и сборке агрегатов, для подъёма деталей и узлов ГГПА используются специальные грузозахватные приспособления, которые перед началом производства работ подвергаются внешнему осмотру.

При выполнении ремонтных работ обязательно чтобы ремонтный персонал знал и умел пользоваться средствами пожаротушения, обязательно нужно уметь оказывать первую помощь при плохом самочувствии, уметь делать искусственное дыхание, на рабочем месте находиться в спецодежде, каске.

4.3 Микроклимат

Согласно СанПиН 2.2.4.548-96 (20) для данного вида работ (средней тяжести) : IIа категория (общее наблюдение за производственным процессом) на рабочих местах должны соблюдаться следующие условия :

1).для тёплого периода года

- температура воздуха, 0С 21-23

- влажность, % 40-60

- скорость движения воздуха, м/с 0,3

- оптимальная температура поверхностей 19-23

- допустимая температура поверхностей 18-18

2).для холодного периода года

- температура воздуха, 0С 18-20

- влажность,% 40-60

- скорость движения воздуха,м/с 0,2

- оптимальная температура поверхностей 18-22

- допустимая температура поверхностей 16-24

Источником тепловых излучений являются части газоперекачивающего агрегата.

По санитарным нормам СН-245-71(16) температура наружных частей ГТУ не должна превышать 45 0С. Для обеспечения нормальных температурных условий необходимо:

- использование наружной и внутренней изоляции;

- воздушное охлаждение внутренней поверхности корпуса, дисков, хвостовиков;

- установка защитных экранов.

Для поддержания нормального микроклимата наиболее совершенным средством является вентиляция. Согласно СНИП 2.04.05086(19) на производственных помещениях с объёмом 20-40 м3 предусматривается приточно-вытяжная вентиляция, обеспечивающая подачу воздуха не менее 20 м3/час на человека.

4.4 Молниезащита

В целях безопасности КС оборудуются устройствами молниезащиты в соответствии с РД 34.21.122-87(22).Жилой посёлок обслуживающего персонала строится не ближе 5 км от КС.

Молниезащита установки подготовки газа осуществляется отдельно стоящим молниеотводом.

Также молниеотводы установлены на КЦ, на АВО газа.

4.5 Борьба с шумом и вибрацией

Основным источником шума и вибрации является ГПА. По ГОСТ 12.1.003-83 (11) допустимый уровень шума составляет 80 дБА. Шумовые эффекты на всасе достигают 120 дБА. Для уменьшения шума на всасе устанавливаются глушители. Так же для турбин предусмотрена обшивка с отсосом воздуха из под неё для понижения шума и тепловыделения в блок, где установлена ГТУ. Изнутри обшивка покрыта шумопоглащающей изоляцией.

Допустимую интенсивность вибрации опор ГТУ устанавливают в соответствии со стандартом ГОСТ 12.1.012-90 V=0,45…2,8 мм/с. Эти условия достигаются тщательной центровкой и балансировкой, правильно сконструированным фундаментом под машину. Изолированно от фундамента выполняются конструкции блок-боксов.

4.6 Освещение

В соответствии с нормами СНиП 23-05-95 компрессорная станция обеспечивается естественным освещением. Согласно нормам, для помещения щита управления наименьшая освещённость составляет 50 лк.

Естественное освещение осуществляется боковым светом через боковые световые проёмы в наружных стенах.

Величина искусственного освещения на рабочих местах принята:

1).для основных и вспомогательных помещений без постоянного дежурного персонала 75 лк при газоразрядных лампах и 30 лк при лампах накаливания.

2).для основных и вспомогательных помещений с постоянным дежурным персоналом 120-150 лк и 75-100 лк соответственно.

Освещённость при аварии должна быть не менее 5% рабочей освещённости и составлять не менее 2 лк.

4.7 Электробезопасность

Для установления и поддержания надлежащего режима эксплуатации все здания и сооружения на КС должны быть классифицированы по взрыво и пожароопасности, о чём делается надпись на металлических знаках, укрепляемых на воротах, калитках и дверях всех зданий, помещений и объектов КС.

Согласно «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ), все производственные помещения и установки, в которых размещается электрооборудо-вание, по степени взрыво и пожароопасности делится на классы:

В-I, B-Ia, B-Iб, B-II, B-2a, П-I, П-II, П-IIa, П-III, В-1г и Н (В - взрывоопасные, П - пожароопасные, H - невзрыво и непожароопасные).

В плане обеспечения электробезопасности проводятся следующие мероприятия:

для освещения и работы внутри корпуса турбины и рядом с ней, для монтажа, ремонта, ревизии применяют безопасное напряжение 12v.

По ПУЭ(10) машзал является помещением с особой степенью опасности, т.к. пол и перекрытия металлические. Существует возможность одновременного прикосновения человека к корпусу электрооборудования и присоединённым к земле металлоконструкциям. Поэтому вся проводка, несущая ток в систему электроснабжения, проложена с применением специальных оплёток для проводов и снаружи покрыта кожухом.

Принимая во внимание, что в машзале расположены электрощиты, приняты следующие меры безопасности:

- установлены ограждения по ГОСТ 12.1.019-79;

- токоведущая часть изолированна;

- агрегаты, находящиеся под напряжением снабжены световой сигнализацией;

4.8 Пожарная безопасность

Согласно НПБ 105-95,по степени пожарной опасности машзал относится к категории «Г» в связи с особенностью газа образовывать взрывоопасные и горючие смеси с воздухом, а также в связи применением турбинного масла, воспламеняющегося при температуре 125 0С. Галерея нагнетателя в следствие применения в ней природного газа в качестве рабочего тела относится к категории «А». В связи с этим эти два помещения обязательно разделяются перегородкой. По степени огнестойкости здание относится к категории II по СНиП 2.01.02-85 ,т.к. здание выполнено из огнестойкого материала.

Для тушения пожара на компрессорной станции имеется:

- противопожарный трубопровод с установкой гидрантов;

- водонасосная станция;

- железобетонный резервуар для хранения запасов воды.

Кроме того, на компрессорной станции предусматривается пенное пожаротушение, которое состоит из резервуара с водой, насосной станции, сети пенных трубопроводов.

Вся система оснащена пожарной сигнализацией, которая предусматривает автоматическое оповещение персонала о возникновении пожара.

Основной показатель для разделения производств по степени пожарной опасности физико-химические свойства веществ, применяемых в производственном процессе. В соответствии с противопожарными нормами все производства по степени пожарной опасности подразделяют на пять категорий.

Категория А - производства, связанные с получением, применением или хранением газов и паров с нижним пределом взрываемости до 10% (по объёму), содержащихся в таких количествах, при которых возможно образование с воздухом взрывоопасных смесей, жидкостей с температурой вспышки паров 28 0С и ниже; твёрдых веществ и жидкостей, воспламенение или взрыв которых может последовать при взаимодействии с водой или кислородом воздуха.

Категория Г - производства, связанные с обработкой несгораемых веществ и материалов в горючем состоянии, раскалённом или расплавленном состоянии с выделением лучистой энергии, искр, пламени, а также производства, связанные со сжиганием твёрдого, жидкого и газообразного топлива.

4.9 Расчёт избыточного давления взрыва

В основу взрывопожарной опасности производственных помещений положен энергетический подход, заключающийся в оценке избыточного давления взрыва и сравнения его с допустимым.

Р=(Рmax - Po) ,

где : Р- избыточное давление при взрыве, кПа;

Рmax- максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной смеси в замкнутом объёме, кПа; Pmax = 900, кПа;

Po -атмосферное давление, кПа; Ро= 101, кПа;

m - масса горючего газа, вышедшего в результате аварии в помещении, кг;

m = (Va + Vт)г

Va- объём газа, вышедшего из нагнетателя, м3; Vа = 1600, м3;

Vт- объём газа, вышедшего из трубопровода, м3; Vт= 1400, м3.

г - плотность газа, кг/м3; г = 0,71, кг/м3;

m = (1600+1200) 0,71 = 2130 , кг

z - коэффициент участия горючего во взрыве, z= 0,5$

Vcв - свободный объём помещения, м3; Vсв - 0,8 * Vполн.

V полн. - полный объём помещения, м3; V полн. = 611,48 = 547 м3

Vсв = 0,8 547 = 438 м3

Сст - стехеометрическая концентрация горючих газов,%;

Сст = 100 / (1+4,48 )

в- стехеометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания

=nc+(nн-nк)/4-nо

nc =1, числа атомов С в молекуле горючего;

nн=4, числа атомов Н в молекуле горючего;

nк =0, числа атомов галоидов в молекуле горючего;

n0 =0 - числа атомов О в молекуле горючего;

= 1+(4-0)/4-0 = 2

Сст = 100 / (1+4,84 2) = 9,36,%

Кн = 3 - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения

?P =(900-101)=2439 , кПа

В результате расчёта получено избыточное давление 2439 кПа, что превышает нормативное значение 5 кПа, следовательно помещение нагнетателя соответствует категории «А» согласно ОНТП 24-86.

4.10 Экологичность проекта

В настоящее время к загрязнению среды принято относить все факторы, которые оказывают вредное воздействие как на самого человека, так и на организм живой природы.

В ГТУ не всё подводимое с топливом тепло превращается в полезную работу. Большая часть его (65-75% в зависимости от КПД) выбрасывается в окружающую среду. Тепло попадает в атмосферу при выбросе выхлопных газов, что изменяет микроклимат в зоне расположения источника выброса. Это тепло интенсивно рассеивается и не представляет для окружающей среды большой опасности.

Более серьёзные последствия влечёт за собой сброс в водоёмы нагретой охлаждающей воды. Повышая температуру воды в водоёмах и уменьшая тем самым концентрацию растворённого в ней кислорода, что неблагоприятно влияет на биологические и химические процессы, определяющие жизнедеятельность растительных и животных организмов, населяющих водоёмы.

В основе рабочего процесса ГТУ лежит процесс горения топлива, поэтому их развитие и применение сопровождается как возрастанием потребления топлива, так и увеличением масштабов загрязнения атмосферы выхлопными газами. Эти газы представляют собой смесь продуктов сгорания с избыточ-ным горением. В общем случае продукты сгорания могут содержать:

- продукты полного сгорания горючих компонентов топлива;

- компоненты неполного сгорания топлива

- окислы азота

- золовые частицы, образующиеся из негорючих минеральных примесей.

Выхлопные газы, загрязняя атмосферу, приводят к уменьшению потока солнечной энергии на поверхности земли к ухудшению видимости в результате поглощения и рассеивания света взвешенными частицами. Эти частицы представляют также серьёзную угрозу для здоровья человека - попадая в органы дыхания, они приводят к тяжёлым заболеваниям.

Отрицательные воздействия на организм человека оказывают также вибрация и шум, производимые ГТУ. Поражаются органы слуха, зрения, возникают различные заболевания.

Все вышеперечисленные вредные воздействия ГТУ необходимо устранить либо уменьшить. Применение регенерации тепла отработанных газов повышает КПД цикла ГТУ на 6%,снижает тепловые выбросы в атмосферу на 200 град С и экономит расход топливного газа около.

Вывод: работа на компрессорной станции связана с риском для жизни и здоровья людей. Поэтому на компрессорной станции вопрос безопасности труда стоит на первом месте. Здесь должны строго соблюдаться меры безопасности и должностные инструкции.

4.11 Чрезвычайные ситуации

Аварии и неполадки в работе ГТУ возникают вследствие конструктивных и технологических недоработок, дефекта материалов, сборки, монтажа, а также неправильной эксплуатации.

На компрессорной станции все без исключения агрегаты снабжены системами защиты, как то:

- защита от превышения частоты вращения;

- защита от превышения температуры масла в подшипниках;

- защита от помпажа компрессора или нагнетателя;

Несмотря на это, персонал станции должен уметь правильно реагировать на изменения ритма работы компрессорной станции.

Например, в случае резкого падения давления газа за нагнетателем, действия персонала должны быть следующими:

Повысить частоту вращения вала турбокомпрессорной группы до максимально возможной;

Если после выполнения п.1. падение давления продолжается, то следует провести аварийный останов КС, чтобы избежать помпажа нагнетателя;

Одновременно с аварийным остановом КС следует поставить в известность дежурного диспетчера и выяснить причины аварийной ситуации, далее действовать по указаниям диспетчера, либо старшего сменного инженера.

Нередким явлением на КС является ситуация прямо противоположная, резкий рост давления на выходе КС.

Здесь возможны несколько вариантов действий сменного персонала. Сам по себе рост давления не даёт повода для беспокойства, если оно не превышает допустимое давление на выходе из нагнетателя. В этом случае дежурный персонал принимает режим байпасирования, который заключается в перезапуске газа из зоны повышенного давления в зону пониженного (с выхода на вход).

Вся операция осуществляется со щита управления КС автоматически. Если же этого не происходит, или не приносит желаемых результатов, то следующие действия сменного персонала аналогичны пп.2-3 предыдущей ситуации.

Аварийная ситуация на КС может носить и чисто механический характер (поломка лопаток проточной части турбины или компрессора, вследствие превышения допустимых напряжений) и как результат нарушения нормальной работы ГТУ. В этом случае дежурный персонал выполняет алгоритм останова данной ГТУ с сообщением об этом дежурному диспетчеру.

Всё оборудование, находящееся на территории КС, имеет свои инструкции по эксплуатации, в которых оговорены все критические режимы их работы и действия, которые необходимо выполнять на этих режимах. Во избежание аварийных ситуаций сменный персонал на КС обязан делать обход КС (обычно один раз в два часа). Как уже отмечалось, КС является объектом повышенной опасности для всего персонала КС, а также объектом, на котором установлено дорогостоящее оборудование, эксплуатировать которое должны сменный персонал, специалисты предприятия, которые прошли обучение и знают допуск к работе оборудования, транспорта, а также знают как действовать в случаях аварий, в нештатных ситуациях.

В последнее время на КС организована служба РОП СБ - режимно-охранное подразделение службы безопасности, которая предназначена для того, чтобы следить за тем, чтобы на территории КС не проходили посторонние лица, не связанные с производством, лиц в нетрезвом виде, а также не допустить на территорию КС автотранспорта с неисправным искрогашением.

В обязанности РОП СБ также входит недопущение выноса с территории КС материальных ценностей, для чего в службе введена в эксплуатацию система видеонаблюдения за территорией КС, которая включает в себя видеокамеры и мониторы с пультами управления.

4.12 Огневые и газоопасные работы. Проведение в условиях компрессорной станции

В силу того, что КС относится к объектам повышенной взрывоопасности и пожароопасности, к производству работ, связанных с использованием открытого огня, а также работ, связанных с осмотром, чисткой и ремонтом оборудования, при проведении которых имеется или не исключена возможность выделения в рабочую зону взрыво и пожароопасных газов и паров, необходимо уделить пристальное внимание.

К огневым относятся работы с применением открытого огня и искрообразования, нагреванием оборудования до температуры воспламенения газовоздушной среды. Огневыми работами в действующих компрессорных цехах считаются сварочные работы, газовая резка и связанные с ними операции, проводимые во взрывоопасных помещениях цеха или непосредственно на действующих газовых коммуникациях.

Огневые работы выполняются по плану их проведения и с оформлением наряда допуска на их выполнения. В наряде-допуске указываются персонал, выполняющий работу, ответственный за проведение этих работ, порядок проведения работ, мероприятия по подготовке и безопасному проведению работ.

Газоопасными считаются работы, которые выполняются в загазованной среде, или при которых возможен выход газа из газопровода, коммуникаций и агрегатов, газового оборудования, запорной арматуры и агрегатов.

На каждой КС разрабатывается перечень газоопасных работ, выполняемых с оформлением наряда-допуска без оформления наряда-допуска, но с обязательной регистрацией таких работ перед их началом.

Особые меры безопасности принимаются при проведении работ внутри сосудов, работающих под давлением. Регенератор РГУ-1800-01 относится к сосудам, работающим под давлением. Сосуды, подлежащие вскрытию для осмотра, очистки и ремонта, должны быть отключены от трубопроводов и освобождены от газа. Сосуды разрешается вскрывать только под наблюдением лица, ответственного за проведение работ. Если имеется несколько люков, открывать их надо последовательно, начиная с верхнего.

Непосредственно перед спуском (подъёмом) рабочего в сосуд лицо, ответственное за проведение работ, должно проверить состояние здоровья рабочего, наличие спецодежды, СИЗ, специального снаряжения. Работа внутри сосудов должна проводить бригада из трёх человек: один производитель работ, двое наблюдаюшие. При работе внутри сосуда разрешается пользоваться только светильником напряжением не более 12 v во взрывоопасном исполнении. Включать и выключать светильник следует вне сосуда.

Заключение

В настоящей дипломной работе рассмотрен один из методов (способов) восстановления технических характеристик ГГПА типа ГТК-10-4.

Проведенная модернизация показала, что при сравнительно низких затратах на модернизацию по проекту «мини Рекон» с заменой пластинчатых регенераторов на трубчатые по сравнению с заменой ГТК-10-4 на ГТК-10-4М с заменой пластинчатых регенераторов на трубчатые можно восстановить характеристики ГТК-10-4 и тем самым продлить срок эксплуатации ГГПА примерно на 25-30 тыс. часов. Замена пластинчатых регенераторов на трубчатые РГУ-1800-01 Подольского машиностроительного завода потребовала дополнительных финансовых затрат, но как уже отмечалось без этого восстановить характеристики ГГПА не удастся из-за утечек воздуха высокого давления. Но следует учитывать, что эффект проведенной реконструкции ГГПА носит временный характер, то нужно уже сейчас изыскивать средства и оптимальные варианты реконструкции как самих ГГПА, так и цехов и компрессорных станций на магистральном газопроводе.

Экономическая эффективность от внедрения предлагаемой модернизации составляет 950 тыс. руб. Также уменьшаются выбросы NO на выхлопе.

Предлагаемый нами вариант реконструкции ГТК-10-4 позволяет проводить планомерное восстановление технических характеристик ГГПА не нарушая работу компрессорного цеха.

Список литературы

1. Акционерное общество «Невский завод»: Технико-экономическое предложение на модернизацию ГТК-10-4 -С. Петербург,1995 -21с.

2. Адаленко С.В.Повышение мощности ГТУ/ С.В. Адаленко, А.А. Елкин, А.И. Каширин //Газовая промышленность.-2000-№3-с.57-59.

3. Васин О.Е. Модернизация газотурбинных ГПА стационарного типа/О.Е. Васин, П.Н. Завальный, А.Н. Михайлов// Газовая промышленность.-2000-№9-с.55.

4. Волков М.М. Справочник работника газовой промышленности/М.М.Волков, А.Л. Михеев, К.А.Конев.-М: Недра 1989.-286 с.

5. ГОСТ 12249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность-М.: Изд-во стандартов, 89-42 с.

6. Козаченко А.Н. Эксплуатация компрессорных станций,-М,:Недра, 1999-350 с.

7. Мартыненко О.Г. Справочник по теплообменникам/ М.: Энергоатомиздат,1987-352 с.

8. Поршаков Б.П. Повышение эффективности эксплуатации энергопривода/ М.: Недра, 1992 -250 с.

9. Расчет по выбору основных размеров элементов оборудования.

10. Регенератор РГУ-1800. Расчет на прочность 600.8689.001РР1.

11. Регенератор РГУ-1800. Расчет на прочность 600.8689.003РР1.

12. Трубопроводы воздуха и продуктов сгорания регенератора РГУ-1800. Расчет на прочность 600.8689.001РР2.

13. Щуровский В.А. Инструкция по контролю и учету технического состояния элементов газовой турбины,-М, 1990

Размещено на Allbest.ru

...