Повышение эффективности работы компрессорной станции

Основная часть

Под компрессорной станцией мы понимаем комплекс сооружений и оборудования, предназначенный для повышения давления сжатия газа при его добыче, а также транспортировке и хранении. Компрессорная станция - это крупный промышленный объект, поддерживающий давление и поток природного газа. Технологическая схема компрессорной станции включает в себя установки очистки газа, компрессорные цеха и установки воздушного охлаждения газа. В функционал компрессорных станций входит приемка газа из газопровода, повышение давление газа, отправка газа обратно в газотранспортную систему. Работа оборудования компрессорных станций обеспечивается при помощи технологических трубопроводов с запорно - регулирующей арматурой, маслосистемы, установки подготовки пускового, импульсного и топливного газа, системы электроснабжения и т.д. [3, с. 164].

Технологии, которые основаны на применении мобильной компрессорной станции повышенной эффективности, применяются, например, публичным акционерным обществом «Газпром» для того, чтобы снизить потери природного газа во время проведения ремонтных работ. Компания использует мобильные компрессорные станции с трубопроводами откачки. Данная технология является альтернативой отсечению участка газопровода и стравливанию газа в атмосферу. Применение этой откачки газа предпочтительнее по причине того, что газ в этом случае сохраняется для реализации потребителю, а выброс метана в атмосферу значительно сокращается. Использование данного вида компрессорной станции максимально эффективно при проведении капитального ремонта на протяженных участках газопровода, которые являются главным инструментом поддержки газотранспортной системы ПАО «Газпром» в работоспособном состоянии [5, с. 63].

Повышение энергоэффективности компрессорной станции в газовой отрасли считается актуальной проблемой по причине того, что компримирование в магистральном транспорте газа - это очень энергоемкий теплоэнергетический процесс. Из чего следует, что решение проблемы снижения затрат энергоресурсов должно быть направлено, в первую очередь, на повышение эффективности работы компрессорной станции как основного потребителя топливно-энергетических ресурсов.

Результаты исследований температуры и давления (выходных термодинамических параметров) компрессорных станций позволили сделать вывод о том, что снижение температуры газа на выходе с компрессорной станции напрямую влияет на энергетическую эффективность следующей станции по причине снижения энергетических затрат на сжатие газа из -за его более низкой температуры на входе нагнетателя и снижения потерь давления на участке газопровода между компрессорными станциями.

Отметим, что поддержание давления нагнетания около максимально допустимых значений позволяет увеличить входное давление на следующей компрессорной станции, снизить потери по длине трубопровода и необходимую степень сжатия, в результате чего уменьшаются объем и мощность потребления топливного газа и увеличивается энергетическая эффективность работы газотранспортной системы [1, с. 33].

Энергоэффективным режимом работы компрессорной станции считается такой режим, при котором обеспечиваются необходимые технологические показатели магистрального газопровода (температура, производительность, рабочее давление) при минимуме затрат электроэнергии (для компрессорных станций с электроприводным парком газоперекачивающих агрегатов) и минимуме затрат топливного газа (для компрессорных станций с газотурбинным парком газоперекачивающих агрегатов) [2]. компрессорный станция энергоэффективность газовый

В состав всех компрессорных станций магистральных газопроводов включены установки компримирования и очистки газа, а также охлаждения компримированного газа. Данные установки занимают много места на площадке компрессорного цеха и дорого стоят, вследствие чего стоит актуальный вопрос снижения массогабаритных показателей данных аппаратов.

В частности, при заданных значениях гидравлических расходов и сопротивлений теплоносителей можно уменьшить габариты и массу аппаратов за счет увеличения коэффициентов теплопередачи или же более плотной компоновки (уменьшения диаметров труб, расстояния между трубами). Диаметр труб и расстояние между ними ограничены технологическими требованиями, вследствие чего можно сделать вывод о том, что практические возможности данного метода решения проблемы исчерпаны. Таким образом, остается только один вариант - уменьшение массы аппаратов и их габаритных размеров (т.е. интенсификация теплообмена).

Так, интенсифицирование теплообмена возможно при помощи различных закруток потока в трубах винтовыми вставками (шнеками, закрученными лентами) на всей длине трубы либо на ее части, тангенциальным подводом теплоносителя в трубу, лопаточными завихрителями, расположенными на входе либо периодически [4].

Приведем пример повышения эффективности работы компрессорной станции. Для восстановления проектной производительности системы газопровода Челябинск - Петровск необходимо заменить истративший свой моторесурс газоперекачивающий агрегат ГПУ-10 «Волна» на газоперекачивающий агрегат ГПА-16М-02 «Урал».

Газоперекачивающий агрегат ГПА-16М-02 «Урал» предназначен для сжатия газа на магистральной компрессорной станции. Агрегат представлен в блочно-контейнерном исполнении.

ГПА-16М-02 - агрегат газоперекачивающий, установленный на КС-7 «Соковка», мощность - 16 МВт, конечное давление - 7,45 МПа, отношение давлений при расчетных свойствах газа (степень сжатия) - 1,44.

ГПА может эксплуатироваться при следующих условиях окружающей среды:

- при температуре окружающей среды от -60°С до +45°С; при относительной влажности 100% при температуре +25°С;

- при нормативном значении веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли 1,5 кПа;

- при нормативном скоростном напоре ветра 0,6 кПа.

Характеристики ГПА-16М-02 представлены в таблице 1.

Таблица 1

Характеристика ГПА-16М-02

Внедрение данного проекта пополнит бюджеты всех уровней на 1534545 тысяч рублей.

Таким образом, можно выделить ряд методов повышения энергоэффективной работы компрессорной станции. К таким методам на стадии реконструкции можно отнести:

1. Выбор оптимального количества и типоразмера газоперекачивающих агрегатов, обеспечивающий снижение энергозатрат, замену физически изношенных и морально устаревших газоперекачивающих агрегатов на агрегаты нового поколения с высоким коэффициентом полезного действия газотурбинных установок, применение на компрессорных станциях агрегатов с различной удельной мощностью;

2. Применение модульной компоновки газоперекачивающих агрегатов.

3. Регенеративное использование теплоты отходящих газов газоперекачивающих агрегатов.

4. Снижение гидравлических сопротивлений за счет применения труб с внутренним покрытием [2].

Список литературы

1. Булыгина Л.В., Ряжских В.И. Анализ функционирования компрессорной станции по критерию энергоэффективности // Вестник ВГТУ. 2017. №5. С. 27 - 34.

2. Булыгина Л.В., Ряжских В.И. Методы повышения энергоэффективности компрессорных станций с газотурбинными газоперекачивающими агрегатами на стадии реконструкции // Вестник ВГТУ. 2017. №2.

3. Дедов В.В. Общие сведенья о компрессорных станциях // Вестник науки. 2019. №12 (21). С. 164-168.

4. Локтев А.В., Малахов А.В., Мишин И. С. Повышение эффективности охлаждения газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. 2016. №1 (112).

5. Филатов А.А., Велиюлин И.И., Хасанов Р.Р., Шафиков Г.А. Повышение эффективности транспорта газа путем моделирования работы мобильной компрессорной станции // Территория Нефтегаз. 2018. №9. С. 62-66.

Размещено на Allbest.ru