Проектирование и расчет компрессорной станции магистрального газопровода

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Развитие газовой и ряда смежных отраслей промышленности сегодня в значительной степени зависит от дальнейшего совершенствования эксплуатации и обслуживания систем трубопроводного транспорта природных газов из отдаленных и порой слабо освоенных регионов в промышленные и центральные районы страны.

Компрессорные станции магистральных газопроводов предназначены для транспорта природного газа по трубопроводам от газовых месторождений до потребителей газа. Перемещение газа по трубопроводам происходит за счет упругой энергии, приобретаемой газом в компрессорных машинах КС при его сжатии.

Реконструкция действующих компрессорных станций - это переустройство существующих цехов, связанное с совершенствованием газоперекачивающих агрегатов и повышение их технико-экономического уровня на основе научно-технического прогресса, направленного на улучшение технических характеристик ГПА при одновременном улучшении охраны окружающей среды.

При реконструкции газоперекачивающего агрегата выполняют разные операции. Проводят реконструкцию по причине выхода из строя установленных агрегатов.

Совершенствование технологии реконструкции ГПА необходимо для рационального использования достижений науки в промышленности и соответственно получения от этого внедрения экономического эффекта.

1. Общая часть

1.1 Климатология

Средняя температура января составляет минус 17-29 градусов по Цельсию, июля - плюс 14-18 градусов по Цельсию. КС-4 и ее окрестности расположены вдали от океанов и морей, на западной окраине азиатской части России. Климат здесь континентальный, он зависит от физических свойств воздушных масс Азиатского материка и влияний, приходящих из Европы. КС-4 не защищена горами ни с севера от внезапного вторжения холодного арктического воздуха, ни с юга от горячего дыхания сухих казахских степей и пустынь Средней Азии. С запада часто прорываются через невысокие Уральские горы теплые, влажные ветры Атлантического океана. В итоге погода в районе расположения КС-4 неустойчива в любой сезон года. Регулярные метеорологические наблюдения ведутся свыше 100 лет (с 1885г.). За это время установлены все основные параметры местного климата. Температура воздуха летом обычно на 4-5°, а зимой на 10-15° выше, чем в пригороде, меньше дней в году с морозами, на 5-7 дней раньше начинается весна, и позднее на 8-16 дней приходит зима, снег ложится на 4 дня позже, а тает раньше. Над городом чаще идут дожди, здесь больше туманных и облачных дней. Средняя, многолетняя годовая температура воздуха +0,3°, но в разные годы она колеблется от -1,8° (1969) до +3,2° (1983). За год выпадает около 457 мм осадков, но в 1943г. их выпало 581 мм, а в 1917г. - всего 231 мм. За год бывает 142 дня с осадками.

1.2 Общая характеристика КС-4

Компрессорная станция представляет собой комплекс сооружений и является составной частью магистральных газопроводов, по которым осуществляется транспортировка природного газа. Основными службами КС-4 являются:

1. газокомпрессорная служба (ГКС);

2. линейно - эксплуатационная служба (ЛЭС);

3. диспетчерская служба;

4. служба связи;

5. служба энерговодоснабжения;

6. служба контрольно измерительных приборов и автоматики (КИПиА).

Внешнее электроснабжение осуществляется по 1 категории надежности ВЛ-110 кВ от РосЭнерго.

Для распределения энергии напряжением 10 кВ на площадке компрессорной станции (КС-4) сооружается отдельно стоящее ЗРУ-10 кВ (ЗРУ-закрытое распределительное устройство).

ЗРУ - 10 кВ выполняется двухсекционным с устройством АВР (автоматический выключатель резерва) в секционном выключателе и комплектуется ячейками серии КСО - 285. От ЗРУ - 10 кв запитываются трансформаторные подстанции КС-4 и вспомогательных сооружений, а также вдольтрассовая ВЛ-10 кВ.

В качестве аварийного источника питания потребителей первой категории предусматривается установка на площадке КС дизельной электростанции КАС - 500 напряжением 0,4 кВ, подключенной к шинам КТП ПЭБа (комплексная трансформаторная подстанция производственно-энергетического блока).

На случай полной потери переменного напряжения и безаварийной остановки технологического оборудования в ПЭБе организована схема бесперебойного гарантированного питания потребителей КИПиА "особой" группы на напряжение 220 В постоянного тока от свинцово - кислотной аккумуляторной батареи через статические преобразователи (инвесторы) на время до 1 часа.

2. Технологическая часть

2.1 Техническая характеристика и компоновка ГПА-Ц-16

Агрегат ГПА-Ц-16 предназначен для транспортирования природного газа по магистральным газопроводам при рабочем давлении 5,2 - 7,5 МПа.

Газоперекачивающий агрегат (ГПА) полностью автоматизирован, устанавливается в индивидуальном контейнере и может эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от -55 до + 45 С.

Агрегат состоит из отдельных функционально завершенных блоков и сборочных единиц полной заводской готовности, стыкуемых между собой на месте эксплуатации.

В состав ГПА входят:

- турбоблок с газотурбинным двигателем НК-16СТ и центробежным нагнетателем НЦ-16;

- воздухоочистительное устройство (ВОУ);

- шумоглушитель всасывающего тракта;

- всасывающая камера;

- промежуточный блок;

- блок вентиляции;

- два блока маслоохладителей;

- выхлопной диффузор;

- выхлопная шахта;

- шумоглушители выхлопного тракта;

- блок автоматики;

- блок маслоагрегатов;

- блок фильтров топливного газа;

- система подогрева циклового воздуха;

- система пожаротушения;

- система обогрева контейнера.

Базовой сборочной единицей агрегата является турбоблок, устанавливаемый на монолитном железобетонном фундаменте. Над турбоблоком на отдельной опоре установлены сборочные единицы выхлопного устройства двигателя и системы подогрева циклового воздуха. Забор воздуха для двигателя НК-16СТ осуществляется через воздухоочистительное устройство, шумоглушители, всасывающую камеру и патрубок промежуточного блока.

С целью обеспечения удобства обслуживания агрегата основные узлы маслосистемы размещены в отдельном блоке маслоагрегатов, а приборы и щиты системы автоматического управления агрегатом - в блоке автоматики.

Для повышения компактности ГПА блоки вентиляции и маслоохладителей размещены соответственно на промежуточном блоке и блоке маслоагрегатов. Для повышения надежности двигателя НК-16СТ в состав агрегата введен блок фильтров топливного газа. Обогрев блоков ГПА осуществляется горячим воздухом из общестанционного коллектора.

Стыковка всех блоков производится через гибкие переходники, позволяющие компенсировать неточности установки при монтаже агрегата.

2.2 Подготовка ГПА-Ц-16 к монтажу

Подготовка ГПА к монтажу включает несколько этапов, среди которых одним из первых является этап изучения документации. Документация, поступающая на площадку, делится условно на 3 группы.

В первую группу входит документация, выполняемая проектными институтами, генпроектировщиком и его субпроектировщиками. Она включает в себя генплан с нанесением на него всех основных объектов монтажа. Технологическая часть проекта КС включает в себя: узел подключения, газопроводы от узла подключения до КС, межцеховые технологические коммуникации, обвязку ГПА и всего технологического оборудования станции. Кроме того, в состав проекта отдельными частями обычно входят следующие разделы:

- монтажный;

- управления и автоматизации КС;

- энергоснабжения, тепловодоснабжения и канализации КС;

- связи и охраны окружающей среды.

По каждому разделу, кроме чертежей, выполняется и пояснительная записка, в которой даются описания основных проектных решений и ссылки на технические условия (ТУ) или СНиП, по которым эти решения принимались.

Основное описание проектного решения выполняется в общей пояснительной записке, которая увязывает все части проекта в единую технологическую цепочку.

В проектной документации имеются технологические схемы систем, деталировочные чертежи на узлы и детали, а также представляются установочные чертежи, в которых даются высотные отметки, расстояние от устанавливаемого оборудования. Кроме этого, с проектной документацией поставляется и заказная спецификация, по которой осуществляется поставка оборудования.

Во вторую группу техдокументации входят описание, чертежи и паспорта, поставляемые с оборудованием от заводов-изготовителей. В комплект заводской документации входят также отгрузочные спецификации и упаковочные листы, определяющие число отгруженных мест, их массу и место нахождения отдельных узлов и деталей. Кроме того, в состав документации входят паспорта и монтажные формуляры, необходимые для сопоставления и проверки фактических данных с данными, установленными при сборке и обкатке оборудования в условиях заводов-изготовителей. Паспорт поставляется заводом-изготовителем и является основным документом, по которому определяются все параметры работы оборудования, необходимость регистрации в органах Госгоргехнадзора, а также специфические условия монтажа, эксплуатации и ремонта.

Перечень документации, необходимой при подготовке к монтажу ГПА:

- паспорта оборудования (машин, аппаратов, арматуры, КИП), входящего в комплект поставки, с результатами контрольной сборки и заводских испытаний;

- ведомости комплектации;

- технические условия или инструкции по монтажу и пуску оборудования;

- формуляры с указанием фактических сборочных зазоров, полученных на заводе-изготовителе;

- чертежи фундаментов под основное и вспомогательное оборудование;

- установочные чертежи фундаментных рам газотурбинной установки и нагнетателя;

- чертежи монтажных узлов агрегата;

- тепловая схема ГТУ;

- установочные чертежи рекуператора, КВОУ, дымовых труб, АВО масла;

- принципиальные схемы систем топливного, пускового газа, смазки, уплотнения, регулирования и защиты;

- установочные чертежи трубопроводов (технологических, топливного, пускового, импульсного газа, воздуховодов, газоходов, смазки, регулирования, уплотнения ГПА, цеховой системы регенерации масла, дренажа);

- чертежи деталей и узлов трубопроводов, спецификации на оборудование, детали и узлы трубопроводов, чертежи опор и подвесок трубопроводов;

- чертежи металлоконструкций, площадок и лестниц;

- комплект информационных писем, [4].

Третий раздел технической документации, который поставляет монтажная организация, носит наименование - проект производства работ (ППР). В состав ППР входят технологические карты, схемы, описания, определяющие порядок и способы производства монтажных работ. Этот проект производства работ включает в себя планировку монтажных площадок, размещение на них необходимого инвентаря, подводку к ним электроэнергии, сжатого воздуха, воды. В нем также даются расчет по численности монтажников, а также потребность в материалах и инструментах.

При монтаже основного и вспомогательного оборудования КС обычно составляется сетевой график, необходимый для своевременного планирования подачи оборудования, контроля за ходом работ и увязывания этого хода работ с другими субподрядными организациями: строителями, энергетиками и другими специалистами.

Следующим этапом к подготовке и монтажу ГПА является оборудование самих монтажных площадок. Учитывая специфику газоперекачивающего оборудования, предмонтажную ревизию на нем, как правило, выполняют, когда агрегат уже установлен на фундамент, в связи с чем эти площадки находятся около или вокруг ГПА. Монтажные площадки оборудуют местами для приема мелкого оборудования или оборудования, которое требует ревизии перед установкой в ГПА. На этих площадках устанавливают стеллажи для мелких деталей, ставят один или два стола верстака, подставки для роторов, а также устилают ряд щитов для размещения крупногабаритных узлов и деталей. Кроме того, эти площадки обязательно включают в себя места для установки электросварочного оборудования и баллонов для газовой сварки и резки, которые снабжаются соответствующим сварочным кабелем, газосварочной аппаратурой, а также шлангами для подачи кислорода и пропана, [3].

Для освещения площадки и работы электроинструмента устанавливают щит с арматурой на напряжение 12 и 220 В. При совмещении работ монтажников и строителей, зону монтажа ограждают и вывешивают предупреждающие плакаты. Непосредственно рядом с монтажной площадкой оборудуют места для хранения спецодежды, переодевания, устанавливают стол со шкафом для изучения документации и ее хранения.

В компрессорном цехе для монтажных работ проектом предусматривается установка мостового крана или кран-балки с ручным или электрическим механизмом подъема и перемещения. Для агрегатов, монтируемых в блочных укрытиях, используют специальную грузоподъемную технику на резиновом и гусеничном ходу. Типы используемой грузоподъемной техники, приспособлений и такелаж указываются в ППР. Все строповочные и грузоподъемные средства имеют соответствующие таблички и бирки, подтверждающие их проверку и пригодность к работе.

На полученном с завода-изготовителя оборудовании, сосудах и аппаратах указываются схемы строповки, места крепления строп, положение центра масс. Для установки в проектное положение на монтируемых узлах имеются грузозахватные устройства (цапфы, рым-болты). В комплекте с оборудованием поставляются специальные траверсы и опорные устройства для монтажа, а также перевода оборудования из горизонтального положения в вертикальное.

Для приема и хранения оборудования на площадке строятся складские помещения, наличие которых является третьим этапом подготовки ГПА к монтажу. Складские помещения оснащаются стеллажами, погрузочными механизмами и транспортными средствами. Порядок, условия приемки и хранения оборудования на складах удовлетворяют требованиям заводов-изготовителей, обеспечивать сохранность оборудования и возможность передачи его в монтаж без дефектов, дополнительных работ по чистке, ревизии и ремонту.

Оборудование, предназначенное для монтажа, поставляется комплектно: габаритное оборудование - в полностью собранном виде с защитным покрытием (в упаковке), негабаритное - максимально укрупненными блоками. Оборудование, поставляемое на монтажную площадку, на заводе-изготовителе подвергается контрольной обкатке, стендовым испытаниям в соответствии с техническими условиями на его изготовление и поставку. Результаты испытаний заносят в паспорта и формуляры оборудования, [4].

Оборудование ГПА отгружается с заводов-изготовителей окрашенным, законсервированным и упакованным в ящики. Для удобства транспортировки крупное оборудование упаковывается по частям. Местоположение узлов и деталей оборудования указывается в упаковочных листах. По прибытии оборудования на строительную площадку необходимо произвести наружный осмотр для проверки количества мест и состояния упаковки, а при необходимости - частично вскрыть упаковку для проверки узлов по упаковочным листам.

К производству монтажных работ разрешается приступать только при наличии правильно оформленной документации, проекта производства работ (ППР), строительной готовности объекта, комплектного оборудования, находящегося на складе, грузоподъемных устройств и механизмов.

Перед началом монтажных работ обеспечивают готовность:

- подъездных путей и механизмов для доставки оборудования от места выгрузки (или склада) до места установки;

- укрытия ГПА (индивидуальных укрытий или цеха), обеспечивающего температуру внутри не ниже +5 °С на отметке 0 м в зимнее время, а также защиту от атмосферных осадков и пыли;

- фундаментов и оснований для установки основного и вспомогательного оборудования;

- перекрытий, площадок, ограждений, лестниц согласно проекту;

- черных полов в турбинном отделении и в помещении нагнетателей цеха;

- комплекса оборудования и материалов, предусмотренных проектом производства работ.

2.3 Приемка фундамента под монтаж

Фундамент под агрегат представляет собой ответственное сооружение, от качества которого зависит нормальная, безаварийная работа газоперекачивающего агрегата. Функционально фундамент предназначен для того, чтобы принять на себя все статические и динамические нагрузки и силы реакции от газоперекачивающего агрегата во время его монтажа и работы. Размеры и конструкция фундаментов зависят не только от действующих на него сил, но и от допустимого давления на грунт, глубины промерзания грунта, конструктивных форм и особенностей рам оборудования, особенностей крепления к агрегату технологических трубопроводов и других вспомогательных систем. Подошву фундамента располагают ниже линии промерзания грунта. Фундамент газоперекачивающего агрегата должен быть общим как для нагнетателя, так и для привода, и не должен жестко соединяться со стенами и фундаментами цеха (укрытия). Перед заливкой фундамента производят предварительную заливку контрольных образцов - кубиков размерами 200х200 мм. Цель этой заливки - проверить правильность подбора строительных материалов песка, щебня, цемента, а также качественного их соотношения для обеспечения необходимой прочности. Эта предварительная заливка делается до начала размещения заказов на песок, щебень, цемент. Фундаменты сооружаются из железобетона, т.е. сочетания бетона и стальной арматуры, монолитно соединенных и работающих в конструкции как единое целое.

Различают следующие основные виды фундаментов, наиболее часто встречающиеся на практике: монолитные и сборно-монолитные фундаменты.

Монолитные железобетонные фундаменты полностью выполняются на месте. Если фундамент заливается на месте и в его конструкции присутствуют унифицированные заводские узлы, то такой фундамент называется сборно-монолитный. При наличии слабых грунтов основание фундамента усиливают посредством свай. Сваи по способу их изготовления и погружения в грунт подразделяются на погружные, т.е. погружаемые в грунт забивкой, и набивные, изготовленные из железобетона непосредственно на месте их расположения в предварительно пройденных в грунте и заармированных скважинах.

Фундаменты бетонируют без перерыва, горизонтальными слоями толщиной 300-350 мм с тщательным уплотнением глубинными вибраторами. Фиксируются данные о марке цемента, качестве заполнителей (песка, щебня, гравия), качестве и температуре бетонной массы при ее укладке, дате начала и окончания укладки бетона, температуре его во время отвердения, результатах испытания образцов. Зимой фундаменты необходимо бетонировать при положительной температуре, создаваемой искусственным обогревом, сохраняя тепло в бетоне во время его отвердения. В процессе заливки фундамента также производят заливку нескольких кубиков, которые после заливки хранятся при такой же температуре, как и основной фундамент. Эти контрольные кубики необходимы для определения времени набора прочности бетоном, не менее 70% от допустимого. Заключение о достижении этой прочности после испытаний кубиков дает специальная лаборатория.

Приемку фундаментов выполняют специалисты монтажной организации совместно с представителями заказчика и строительной организации, а также завода - поставщика оборудования. Производится проверка качества бетона фундамента в отношении его монолитности и на отсутствие трещин, раковин, сколотых мест. Строительная организация при сдаче фундаментов приемочной комиссии представляет исполнительную схему фундамента с нанесенными на ней:

- проектными и фактическими размерами фундаментов;

- расположением закладных частей;

- расположением колодцев под анкерные или фундаментные болты;

- высотными отметками.

Перед приемкой фундамента в первую очередь устанавливают репер в виде шаброванной площадки размером 120х120 мм, которую располагают в непосредственной близости от периметра или закрепляют в бетоне фундамента. Репером может являться опора колонны цеха или другое металлическое тело, заделанное в фундамент. Репер является контрольной точкой для вычисления высоты применяемого фундамента, вычисления размеров осей фундамента, а также размеров до анкерных болтов и расположенных закладных.

При приемке фундаментов проверяется соответствие фундамента проекту. По представленной исполнительной схеме проверяют правильность разбивки осей и отметок реперов на фундаменте. Оси и реперы расположены таким образом, чтобы они не были закрыты монтируемым оборудованием. Затем проверяют габаритные размеры фундамента относительно основных осей. Далее устанавливают правильность выполнения колодцев для фундаментных болтов (по высоте, длине, ширине), отвесность и привязку их к основным осям фундамента с помощью струн, отвесов и рулетки, а также чистоту и перпендикулярность мест установки анкерных плит. Проверяют соответствие высотных отметок опорных поверхностей, [4].

Таким же образом проверяются фундаменты и опоры под вспомогательное оборудование и масляное хозяйство, привязки их осей к основным осям фундамента и соответствие высотных отметок.

При приемке фундаментов, имеющих закладные детали, на их соответствие требованиям следует обращать особое внимание. Перемешивание бетона вибратором вблизи закладной детали в ходе заливки затруднено, поэтому в этих местах могут оказаться пазухи, не заполненные бетоном. Выявляется это при обстукивании закладных деталей.

Наиболее внимательно при приемке фундамента необходимо проверять расположение и размеры анкерных колодцев. При этом сравнивают межцентровые расстояния между анкерными болтами на фундаменте с данными чертежа завода-изготовителя рамы оборудования, которая будет устанавливаться на этот фундамент. Проверяют глубину анкерных колодцев и их чистоту. В сквозных анкерных колодцах проверяют горизонтальность нижних опорных поверхностей, к которым должны примыкать анкерные плиты. Иногда анкерные болты заливают с помощью шаблонов. Проверку их после заливки выполняют также с помощью этого шаблона. При приемке фундамента проверяют его положение относительно стен здания, опор под вспомогательное оборудование и технологические трубопроводы. В процессе проведения реконструкции и техперевооружения очень часто используют старые фундаменты. Для установки новых ГПА используют переходные рамы. Рамы могут быть сплошные, а могут состоять из отдельных опорных конструкций.

Для установки оборудования на поверхности фундамента используют подкладные металлические площадки. По способу их установки различают три конструкции. Наиболее распространенный способ предусматривает ее установку прямо на фундамент. Для этого на фундаментах размечают площадки для установки подкладок под опорные поверхности оборудования. Для основного оборудования (турбоблок, нагнетатель и др.) размеченные площадки 200х200 мм обрабатывают с помощью зубила и молотка таким образом, чтобы подкладки укладывалась плотно на бетон (пятно контакта не менее 70% от всей площадки), без качания, с уклоном не более 0,5 мм на 1000 мм длины во всех направлениях. Установочные подкладки чисто строганные или шлифованные, а с верхней поверхности (стороны установки клиновых прокладок или рамы) имеют обработку, соответствующую классу чистоты 2,5 мкм. Толщина установочных подкладок не менее 20-30 мм, [8].

Второй тип опорных пластин-подкладок выполняется путем их заливки в сборно-монолитном фундаменте. Для сборно-монолитных фундаментов верхняя поверхность стальной плиты оголовка каждой бетонной колонны также соответствовует классу чистоты 2,5 мкм. Горизонтальность положения устанавливается с помощью установочных болтов, входящих в конструкцию оголовка. Уклон допускается 0,5 мм на 1000 мм длины во всех направлениях. Третий способ аналогичен второму с той лишь разницей, что заливка площадок производится с использованием анкерных колодцев, а не сразу в процессе заливки всего фундамента. Проверку площадок проводят с помощью рамного уровня.

Высоту отметок установочных подкладок или верхних плит-оголовков колонн фундаментов замеряют с помощью нивелира или гидростатического уровня. Результаты проверки высотных отметок учитывают при выборе толщины постоянных прокладок под фундаментные рамы оборудования.

Перед монтажом оборудования на поверхности фундамента делают насечки для разрушения поверхностной бетонной пленки. Эта насечка позволит улучшить схватывание бетона фундамента и бетонной смеси подливки. После нанесения просечки поверхность фундамента продувают и промывают водой.

Приемка фундамента оформляется актом, акт подписывается строительной организацией, заказчиком, представителем завода-изготовителя ГПА.

2.4 Монтаж блока нагнетателя и турбины на фундамент

Монтажные работы блока нагнетателя и турбины выполняются специализированными монтажными организациями по специально разработанным проектам производства работ и инструкциям заводов-изготовителей или фирм поставщиков оборудования. Организация монтажных работ базируется на принципах комплектно-блочного и крупноблочного монтажа на основе полной заводской готовности оборудования, изготовляемого в заводских условиях, поставке оборудования укрупненными узлами и блоками с заводов и производственных баз монтажных организаций.

Для монтажа основного тяжелого и крупногабаритного оборудования используют краны типов КС-8161, LT-1080 "LIEBHERR", СКГ 63, АС 155 "DEMAG", СКГ 40, РДК-250.

Перед началом производства монтажных работ фундаментные стяжки (анкерные болты) и гайки очищают от масла, грязи, ржавчины; промывают в керосине, вытерают хлопчатобумажной чистой ветошью. Небольшие забоины, заусенцы заправляют надфилем. Болты с глубокими поперечными рисками или подрезами, вырывами и смятиями резьбы бракуют. Проверяют отсутствие заедания при наворачивании на резьбу гайки. Резьбу анкерных стяжек смазывают маслографитовой смазкой.

Перед установкой рам нагнетателя, турбогруппы и другого оборудования на фундамент очищают все нижние их опорные поверхности от краски, консервации, ржавчины, удалить имеющиеся забоины пришабровкой.

При монтаже газоперекачивающего агрегата сначала на фундаменте устанавливают нагнетатель, а затем монтируют турбогруппу и вспомогательное оборудование. Монтируемое оборудование сначала устанавливают на деревянные бруски, а затем при помощи домкратов помещают на постоянные площадки: клиновые или плоские.

Монтаж нагнетателя выполняют кранами соответствующей грузоподъемности. Корпус нагнетателя устанавливают по оси фундамента на клиновые прокладки, расположенные на закладных деталях фундамента. Клиновые прокладки устанавливают по обе стороны каждого фундаментного болта согласно чертежу. Клиновые или плоские прокладки попарно и чисто обработаны, не имеют забоин и плотно прилегают одна к другой. К опорной поверхности закладной плиты (установочной подкладки) и опорной поверхности рамы нагнетателя прокладки прилегают не менее чем на 80 % своей площади. Пригонку клиньев во время установки под агрегат проверяют щупом толщиной 0,03 мм, а плотность их посадки - ударом молотка по звуку.

Далее, в отверстия рамы устанавливают фундаментные стяжки (анкерные болты). Анкерные болты занимают отвесное положение и не касаются стенок анкерных колодцев.

При установке нагнетателя проверяют горизонтальность установки корпуса в двух взаимно перпендикулярных направлениях по уровню, укладываемому на разъем корпуса подшипника. Отклонение от горизонтальности допускается не более 0,1 мм на 1 м. При предварительной установке нагнетателя проверяют нивелиром расстояние от разъема корпуса подшипника до высотной отметки, нанесенной на фундаменте; отклонение положения разъема от проектной высотной отметки не должно превышать ± 3 мм. Выверку нагнетателя проводят при помощи специальных отжимных болтов. Регулировка положения нагнетателя относительно проектной высотной отметки осуществляется подбивкой клиньев. Далее проверяют положение осей всасывающего и нагнетательного патрубков относительно осей фундамента и относительно осей фундаментов разгрузочных опор.

После выполнения указанных проверок производится подготовка к заливке анкерных болтов, при этом обращают внимание на чистоту колодцев, а при отрицательных температурах наружного воздуха - и на обеспечение температурного режима подливки.

После предварительной установки нагнетателя приступают к монтажу турбогруппы. Монтаж турбоблока выполняется аналогично монтажу нагнетателя. Турбоблок в конечном итоге устанавливают на клинья по продольной и поперечной осям фундамента, ориентируясь на метки, нанесенные на фундаменте, после чего в колодцы закладываются анкерные болты.

После установки рамы турбоблока на клинья выполняют: предварительную центровку между нагнетателем и турбиной (1-й этап); расстояние от нагнетателя до турбогруппы (должно соотвествовать чертежам), что обеспечит необходимый разбег промвала; проверяют, что при монтаже турбины не произошло перемещения нагнетателя и сохранены расстояния от патрубков нагнетателя до опор, а также не произошло смещения и разворота нагнетателя вокруг его оси; проверяют уклоны нагнетателя и турбины.

Убедившись, что нагнетатель сохранил свое положение, необходимые подрегулировки производят корпусом турбины.

После обеспечения требований по центровке, высотным отметкам, расстоянию между оборудованием, производят заливку анкерных болтов. При наборе необходимой прочности производят предварительную затяжку анкерных болтов. В процессе затяжки анкерных болтов смотрят, чтобы была обеспечена необходимая прочность заливки, для чего устанавливают индикатор и проверяют вытяжку анкерного болта.

Выверку рамы с турбоблоком по высотным отметкам проводят при помощи домкратов и клиньев. Окончательно пространственное положение рамы в горизонтальной плоскости выверяют гидростатическим уровнем. Замеры производят до присоединения трубопроводов к ГТУ при необтянутых фундаментных болтах. Замеры высотных отметок выполняют при помощи двух головок гидроуровня: одну устанавливают на репер, а другую - поочередно на замеряемые реперные площадки рамы. Результаты измерения сравнивают с данными заводского паспорта или формуляра. При выверке положения рамы в горизонтальной плоскости используют требование обеспечения повторяемости результатов сборки в заводских условиях и на монтаже. При этом обеспечивается в допускаемых пределах необходимое положение корпусов и уклона роторов и обеспечение зазоров в проточных частях турбогруппы в пределах, указанных в заводских формулярах. При помощи клиньев и обтяжки фундаментных болтов необходимо добиться, чтобы результаты замеров не отличались от заводских более чем на ± 0,03 мм. После проведения предварительной затяжки проводят вторично проверку центровки турбины и нагнетателя и, если они остались без изменений, проводят ещё раз выверку рамы и приступают к окончательному затягиванию фундаментных болтов, обеспечивая при этом плотность посадки в узлах - рама, клинья, закладные пластины. После окончательной затяжки фундаментных болтов и стабильности показателей гидроуровня и центровки производят прихватку клиньев между собой электросваркой с обеих сторон сварным швом длиной не менее 25 мм. При окончательной затяжке анкерных болтов положение цилиндров турбогруппы и показания гидроуровня и центровки не изменяются. Момент затяжки обеспечивается специальными динамометрическими ключами. Последовательность и значение момента затяжки указываются в заводских инструкциях и рабочих чертежах фундамента. Проверку центровки выполняют с помощью специального приспособления. Центровка принимается, если несоосность осей роторов не превышает 0,1 мм и перекос осей роторов не более 0,03 мм на диаметре тарелки приспособления.

Окончательно центровку проверяют после присоединения технологических трубопроводов. Приспособление для центровки снимают только после завершения сварки замыкающих стыков.

Результаты центровки заносят в ремонтный формуляр ГПА. По окончании центровки устанавливают зубчатую муфту (промвал) между силовой турбиной и нагнетателем.

После окончания монтажа нагнетателя и турбоблока приступают к монтажу вспомогательного оборудования ГПА.

3. Техническое обслуживание ГПА

ТО газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16 с авиационным газотурбинным приводом включает следующие виды работ:

- осмотр маслоблоков и пусковых насосов, воздухоочистительного устройства и камеры всасывания;

- промывку масляных фильтров;

- проверку герметичности маслоохладителя, креплений болтовых соединений;

- осмотр контрольно-измерительных приборов, замену поврежденных;

- осмотр диафрагмы двигателя и ее крепления, арматуры маслосистем и газовых коммуникаций;

- проверку исправности систем пожаротушения;

- регламентированную вибродиагностику технического состояния.

ТР газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16 с авиационным газотурбинным приводом включает следующие виды работ:

- работы, предусмотренные ТО;

- осмотр выхлопной шахты, смесительной камеры, диффузора, улитки:

- проверку состояния шестерен подшипников главного насоса смазки, ревизию упорного подшипника, опорных подшипников, лабиринтных и торцовых уплотнений, торсионного вала;

- осмотр ручного механизма привода поворота лопаток жалюзи;

- проверку и корректировку центровки двигателя с нагнетателем;

- осмотр крыльчатки вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения масла;

- осмотр первой ступени проточной части нагнетателя с помощью оптических приборов через отверстия, предусмотренные в крышке;

- съем диагностической информации перед остановкой и после пуска агрегата.

СР газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16 с авиационным газотурбинным приводом включает следующие виды работ:

- выполнение работы, предусмотренные ТР;

- ремонт изношенных элементов опорных и упорных подшипников;

- осмотр рукавов РВД и металлорукавов;

- проверку биения зубчатых обойм торсионного вала, съем диагностической информации перед остановкой и после пуска агрегата.

КР газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16 с авиационным газотурбинным приводом включает следующие виды работ:

- работы, предусмотренные СР;

- ревизию и ремонт пусковых насосов и основного насоса смазки;

- вскрытие нагнетателя и проверку корпусных элементов при снятом роторе;

- замену лабиринтных уплотнений;

- ревизию и ремонт ротора диффузоров и обратного направляющего аппарата;

- замену опорных и упорных подшипников;

- промывку оребренных поверхностей корпусов;

- проверку зазоров в зубчатом соединении торсионного вала;

- чистку маслобаков, трубных пучков маслоохладителей;

- ревизию и регулировку пружинных опор маслопроводов;

- ремонт обшивки блоков, замену уплотнителей на панелях и дверях контейнера;

- ревизию шумоглушителя забора воздуха силовой турбины;

- съем диагностической информации перед остановкой и после пуска агрегата.

4. Расчётная часть

компрессорный газопровод траверс

4.1 Расчет траверсы, работающей на изгиб

Цель: Выполнить расчет траверсы, работающей на изгиб, выбрать профиль сечения балки и проверить на условие Wx?Wтр.

Дано: m - масса турбоагрегата, 60 т; n - коэффициент перегрузки, n=1,1; kд - коэффициент динамичности, kд =1,1; k - коэффициент условий работы, k=0,85; R - расчетное сопротивление материала траверсы, 210 МПа.

Определим нагрузку (Р), действующую на траверсу, по формуле:

Р = Gnkд = mgnkд; (4.1)

где G - вес поднимаемого груза;

Р = 60• 9,8• 1,1• 1,1 = 712,2 кН;

Определим максимальный изгибающий момент Мmax, возникающий в центральном сечении траверсы, по формуле:

Mmax = Pa/2; (4.2)

где а - расстояние между точками подвеса груза: Mmax = 712,2•1/2 = 356,1 кН•м.

Определим требуемый момент сопротивления сечения траверсы по формуле:

Wтр ?Mmax103/kR; (4.3)

Wтр?356,1•103/ 0,85•210 =1994,9 см3.

Выбираем профиль сечения балки - двутавр.

По полученному значению требуемого момента сопротивления Wтр выбираем профиль сечения с моментом сопротивления, Wx соблюдая при этом условие: Wx?Wтр.

Выбираем по [5] двутавр №55 с моментом сопротивления Wx=2035 см3.

Вывод: Определили, что при работе двутавровой балки на изгиб устойчивость не нарушается.

4.2 Расчет траверсы сплошного сечения, работающей на сжатие

Цель: Выполнить расчет траверсы сплошного сечения, работающей на сжатие, выбрать номер двутавра и провести проверку траверсы на устойчивость.

Дано:

m - масса груза, 60 т;

б - угол, 45°;

0 - коэффициент устойчивости стержня при продольном изгибе, 0,85;

R - расчетное сопротивление материала траверсы, 210 МПа;

n - коэффициент перегрузки, 1,1;

kд - коэффициент динамичности, 1,1;

k - коэффициент условий работы, 0,85.

Рис 4.1. Схема траверсы

1. Находим натяжение в каждой канатной подвеске, соединяющей траверсу с крюком грузоподъемного механизма, задавшись углом б = 45°:

N=10m/2cos б ; (4.4)

N=10•60/2•cos45=424,3 кН.

2. Подсчитываем разрывное усилие, взяв канатную подвеску в две нити и определив по [5] коэффициент запаса прочности, как для грузового каната с легким режимом работы, Кз = 5:

Rк=N•Кз/2; (4.5)

Rк=424,3•5/2=1060,7 кН.

3. По найденному разрывному усилию, пользуясь таблицами по [5], подбираем стальной канат типа ЛК-РО конструкции 6 X 36 (1 + 7 + 7/7 + 14) + 1 о. с. для подвесок с характеристиками:

в - временное сопротивление разрыву, МПа 1960;

G - разрывное усилие, кН 638,5;

d - диаметр каната, мм 33;

m - масса 1000 м каната, кг 4155;

4. Выбираем сечение траверсы - двутавр.

5. Определяем сжимающее усилие в траверсе:

N1=10mкпкдtg(б/2); (4.6)

N1=10•18•1,1•1,1•tg(45/2)=90,22 кН;

где kП - коэффициент перегрузки (kП =1,1);

kД - коэффициент динамичности (kД = 1,1).

6. Находим требуемую площадь поперечного сечения траверсы для траверсы:

Fтр=N1/( ц0k0,1R); (4.7)

Fтр=90,22/(0,85•0,85•0,1•210)=5,95 см2.

7. По принятому профилю и Fтр выбираем номер двутавра по [5] и выбираем двутавр №27 с произвольным поперечным сечением Fтр=40,02 см2.

Определяем также радиус инерции сечения rх:

rх=11,2 см.

8. Находим расчетную длину траверсы, считая, что концы траверсы закреплены шарнирно:

lc=мl; (4.8)

lc=1•1300=1300 см;

где l - фактическая длина стержня траверсы, 13 м.

9. Определяем гибкость траверсы:

л=lc/rx; (4.9)

л=1300/11,2=116<[л]=150.

Причем необходимо, чтобы л ? [л]. Здесь [л] максимально допустимая гибкость стержня траверсы для траверс из проката [л]=150.

Условие л ? [л] выполняется.

10. По найденному (л) находим коэффициент продольного изгиба ц. При изменении (л) от 0 до 2000 (ц) изменяется от 0,19 до 1:

ц=0,47.

11. Полученное сечение траверсы проверяем на устойчивость:

N/цF?kR; (4.10)

90,22/(0,47•40,02) ? 0,85•210;

4,8 ? 178,5.

Условие устойчивости выполняется, следовательно, получено правильное сечение траверсы.

Вывод: Определили, что при работе двутавровой балки на сжатие устойчивость не нарушается.

4.3 Выбор стрелового крана

Цель: Выбрать стреловой кран и определить продолжительность его работы на монтаже турбоагрегата.

Дано:

Нм - высота монтажного горизонта, 0,5 м;

а - монтажный запас, расстояние между ранее установленным и монтируемым элементом, 1 м;

he - высота монтируемого элемента, 5,3 м;

hт - высота монтажных средств, 1,7 м;

hо - высота от пяты стрелы крана до опоры монтируемого элемента;

f - половина толщины стены, 0 м;

B - длина агрегата, 13 м;

О2 - расстояние по горизонтали от грани ранее установленного элемента до опасной точки «О», 1 м;

О1 - превышение опасной точки «О» над шарниром, 6 м;

lo - расстояние от центра тяжести устанавливаемого элемента или центра сооружения до опасной точки «О»;

hш - превышение шарнира пяты стрелы над уровнем стоянки крана, 1 м.



Рис 4.2. Схема монтажа турбоагрегата

Определяем рабочие параметры крана для монтажа.

lo - расстояние от центра тяжести устанавливаемого элемента или центра сооружения до опасной точки «О», находится так:

;

Находим тангенс угла наклона стрелы крана:

;

Исходя из найденных значений, находится необходимая длина стрелы Lск:

.

Вылет стрелы определяется из выражения:

;

Требуемая высота подъема крюка крана при установке агрегата в проектное положение:

По длине стрелы Lск и необходимой грузоподъемности крана Q на заданном вылете стрелы Lвс устанавливаем, какие краны удовлетворяют данным условиям.

Сменная эксплуатационная производительность крана:

4.4 Расчет режима работы компрессорного цеха

Дано:

тип ГПА - ГПА-Ц-16;

пропускная способность компрессорного цеха Qкц, 197 млн.м3/сут;

тип нагнетателя - НЦ-16;

номинальная частота вращения силового вала, 5300 об/мин;

механические потери Nмех, 100 кВт;

степень сжатия 1,44;

потери газа в обвязке пылеуловителей Р, 0,12МПа;

относительная плотность газа по воздуху в, 0,63;

абсолютное давление газа при всасывании Рвх, 5,2 МПа;

фактическая частота вращения ротора 5270 об/мин;

показатель политропы К, 1,31;

число параллельно работающих групп m, 4 шт;

абсолютная температура при всасывании Т, 299 К.

Газовая постоянная:

R=268,8 - газовая постоянная воздуха.

Коэффициент сжимаемости природного газа от приведенных давления и температуры z = 0,92.

1. Плотность газа при температуре 20°С и давлении 0,1013 МПа:

сн= ?в•1,205=0,6•1,205=0,723 кг/м3;

2. Плотность газа при всасывании:

3. Коммерческая подача группы нагнетателей:

2,17 млн. м3/сут;

Qk. kc - коммерческая подача КС.

4. Объемная подача нагнетателя первой ступени:

5. Внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем:

6. Мощность на муфте привода:

N=Ni+Nмех=819,9+100=919,9 КВт;

7. Давление на выходе из нагнетателя:

Рвых=Рвх =5,2=7,5 МПа.

Вывод: Была определена температура на выходе из нагнетателя 329,4 К, а также давление на выходе - 7,5 МПа.

5. Специальный вопрос

Агрегаты ГПА-Ц-16 эксплуатируются более 20 лет. Агрегаты имеют неудовлетворительные технико-экономические показатели по КПД, мощности, вибрационным характеристикам, надежности и другие. Одновременно по этому ГПА уже практически прекращен выпуск основных запасных узлов и деталей.

Капитальный ремонт, проводимый на этих агрегатах, уже не дает ожидаемого эффекта и восстановления основных технико-эксплуатационных показателей. Более того, как показывает практика ремонтов, чем хуже состояние агрегата, тем он требует больших затрат материальных ресурсов на восстановление и больше времени находится в ремонте.

Все это естественно сказывается на работе как компрессорной станции, так и газопровода в целом. Кроме того, принятый ранее курс на использование более простых безрекуперативных схем газоперекачивающих агрегатов в определенной мере затормозил рост экономичности газотурбинного парка агрегатов в целом.

Отсюда следует, что если остановиться только на использовании газоперекачивающих агрегатов производства до 1990 года, то темп сокращения удельного расхода топлива на собственные нужды компрессорной станции окажется весьма низким (не более 0,3% в год). Следовательно, важнейшей задачей эффективной работы газотранспортных систем является реконструкция и модернизация существующих газотурбинных установок, замена их на новые высокоэффективные агрегаты, с КПД на уровне 33-36 %.

Модернизация оборудования заключается в том, что в конструкцию его вносят изменения, повышающие технико-экономические показатели или облегчающие труд обслуживающего персонала.

В процессе стендового испытания и эксплуатации газотранспортного оборудования компрессорной станции выявляются причины низкой надежности работы отдельных узлов и деталей, проверяется эффективность работы ГПА, после чего намечается программа модернизации оборудования.

Например, работа компрессорных станций характеризуется обычно значительной неравномерностью в процессе периодов закачки и отборов газа. Режим работы компрессорных станций носит циклический характер.

Так как для нагнетателей нельзя четко установить номинальные параметры работы, то основными техническими требованиями для них являются:

- обеспечение возможно более широкого диапазона регулирования как по производительности, так и по соотношению давлений;

- максимальная модернизация конструкции проточных частей нагнетателей, предназначенных для работы с различными выходными давлениями.

К техническому перевооружению действующих компрессорных станций предлагаю комплекс мероприятий по повышению их технико-экономических показателей на основе замены морально устаревшего и физически изношенного оборудования (ГПА) на новое более производительное и надежное в работе.

При выборе нового высокоэффективного газоперекачивающего агрегата предлагаю учитывать следующие требования: комплектноблочность, транспортабельность, полная заводская готовность и то, что монтаж производится без разборки агрегата в существующем цехе. Этим требованиям в полной мере отвечает агрегат типа "Центавр" фирмы "Солар".

Демонтаж устаревших агрегатов производится последовательной разборкой на отдельные крупные узлы и детали: снимаются выхлопной коллектор, поршневая группа, блоки цилиндров, компрессорные цилиндры, маховик, выкатывается коленвал.

Демонтируется цеховое вспомогательное оборудование агрегата - маслоблок, местные щиты управления, трубопроводы обвязки.

На установленный фундамент через переходную раму монтируется ГПА "Центавр". Общая наработка турбин составляет более 1,1 миллиарда часов -- этот уровень является непревзойденным в отрасли промышленных газовых турбин. Агрегат имеет КПД 34%.

При техническом перевооружении действующих КС доля строительно-монтажных работ, как правило, не превышает 10 % общей сметной стоимости затрат на техническое перевооружение.

6. Безопасность при проведении монтажных работ

6.1 Такелажные работы

Ответственность за безопасное проведение такелажных работ при ремонте возлагается, прежде всего, на стропальщиков. Стропальщики должны:

- знать грузоподъёмность обслуживаемого ими крана;

- уметь подбирать необходимые для работы стропы и приспособления в соответствии с массой и габаритом груза, число ветвей и углов между ними;

- уметь определять пригодность к работе строп и приспособлений;

- уметь проводить правильно строповку, подъем, перемещение и укладку грузов;

- знать массы основных деталей и узлов ГПА, порядок обмена сигналами с машинистом крана, условия хранения строп и приспособлений, порядок и сроки освидетельствования.

Необходимо применять стропы, соответствующие массе груза с учетом числа ветвей и угла их наклона. Угол между стропами не должен превышать 90°. При строповке роторов, крышек и т. д. необходимо подбирать плечи, траверсы и длину строп так, чтобы поднимаемая деталь находилась в строго горизонтальном положении. Крышки подшипников и нагнетателей стропуют при помощи инвентарных рымболтов, которые должны быть завернуты до упора. Запрещается пользоваться рымболтами, имеющими износ рабочей части более 10% с забитой или сорванной резьбой, и поднимать груз, превышающий грузоподъемность крана.

Если вес груза близок к грузоподъемности крана, необходимо вначале поднять его на высоту 200--300 мм и убедиться в надежности тормозов, исправности грузозахватных устройств.

При обвязке груза, имеющего острые ребра, под стропы необходимо устанавливать прокладки. При подъеме и опускании груза вблизи колонны, стены или оборудования необходимо следить за тем, чтобы не было людей между грузом и указанными частями здания и оборудования. Запрещается поднимать груз: засыпанный, прижатый к полу и т.д.; находящийся в неустойчивом положении; подвешенный за один рог двурогого крюка. При обнаружении неправильной и ненадежной обвязки или зацепки груз следует опустить и перестроповать. Запрещается при подъем е или транспортировке груза удерживать стропы, соскальзывающие с него, а также поправлять их ударом молотка или лома.

При перемещении груз должен быть поднят не менее чем на 0,5 м выше встречающихся на пути предметов. Груз следует поднимать и перемещать плавно, без рывков и раскачиваний. Переключать движение механизма грузоподъемной машины с прямого хода на обратный можно только после его полной остановки. Запрещается перемещать груз над людьми.

6.2 Монтажные работы

Перед началом выполнения строительно-монтажных работ на территории организации генеральный подрядчик (субподрядчик) и администрация организации, эксплуатирующая (строящая) этот объект, обязаны оформить акт-допуск.

Генеральный подрядчик обязан при выполнении работ на производственных территориях с участием субподрядчиков:

- разработать совместно с ними график выполнения совмещенных работ, обеспечивающих безопасные условия труда, обязательный для всех организаций и лиц на данной территории;

- осуществлять их допуск на производственную;

- обеспечивать выполнение общих для всех организаций мероприятий охраны труда и координацию действий субподрядчиков в части выполнения мероприятий по безопасности труда согласно акту-допуску и графику выполнения совмещенных работ.

Перед началом работ в условиях производственного риска необходимо выделить опасные для людей зоны, в которых постоянно действуют или могут действовать опасные факторы, связанные или не связанные с характером выполняемых работ.

На границах зон постоянно действующих опасных производственных факторов должны быть установлены защитные ограждения, а зон потенциально опасных производственных факторов - сигнальные ограждения и знаки безопасности.

При выполнении строительно-монтажных работ на территории организации или в производственных цехах помимо контроля за вредными производственными факторами, обусловленными строительным производством, необходимо организовать контроль за соблюдением санитарно-гигиенических норм в установленном порядке.

Строительные машины, транспортные средства, производственное оборудование, средства механизации, приспособления, оснастка, ручные машины и инструмент должны соответствовать требованиям государственных стандартов по безопасности труда.

Монтаж средств механизации должен производиться в соответствии с инструкциями завода-изготовителя и под руководством лица, ответственного за исправное состояние машин, или лица, которому подчинены монтажники.

Зона монтажа должна быть ограждена или обозначена знаками безопасности и предупредительными надписями.

Для зацепки и обвязки (строповки) груза на крюк грузоподъемной машины должны назначаться стропальщики. В качестве стропальщиков могут допускаться другие рабочие (такелажники, монтажники и т.п.), обученные по профессии стропальщика в порядке, установленном Госгортехнадзором России.

Способы строповки грузов должны исключать возможность падения или скольжения застропованного груза. Установка (укладка) грузов на транспортные средства должна обеспечивать устойчивое положение груза при транспортировании и разгрузке.

При выполнении погрузочно-разгрузочных работ не допускаются строповка груза, находящегося в неустойчивом положении, а также исправление положения элементов строповочных устройств на приподнятом грузе, оттяжка груза при косом расположении грузовых канатов.

Безопасность при проведении строительно-монтажных работ должна быть определена:

- в проектно-сметной документации (проекте организации строительства);

- в производственной документации (проекте производства работ).

В целях предупреждения падения с высоты перемещаемых краном строительных конструкций, изделий, материалов, а также потери их устойчивости в процессе монтажа или складирования в проектных решениях должны быть указаны:

- грузозахватные приспособления (грузовые стропы, траверсы и монтажные захваты), соответствующие массе и габаритам перемещаемого груза, условиям строповки и монтажа;

...