RU157454U1 - Газодожимная установка газокомпрессорной станции магистрального газопровода - Google Patents

Abstract

1. Газодожимная установка газокомпрессорной станции магистрального газопровода, содержащая систему фильтрации газа на входе, систему автоматического управления, систему регулирования давления газа на выходе и устройство подготовки буферного природного газа для сухих газодинамических уплотнений (СГУ) нагнетателей природного газа, выполненное в виде дожимающего поршневого электроприводного компрессора, отличающаяся тем, что система регулирования давления газа на выходе содержит датчик давления, электрически связанный с системой управления для остановки или снижения частоты вращения двигателя и регулятор давления "до себя" для возможности перепуска избыточного давления с выхода на вход поршневого компрессора, который выполнен двухцилиндровым, без смазки цилиндропоршневой группы, с использованием самосмазывающихся уплотнительных материалов.2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что поршневой компрессор включает систему смазки механизма движения, обеспечивающую смазку коленчатого вала, подшипников и группы движения в картере и содержащую масляный насос, масляный фильтр, датчики контроля давления и температуры и, по меньшей мере, один манометр и, по меньшей мере, один термометр.3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на входе в компрессор установлен фильтр с коалесцирующим фильтрующим элементом.4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в системе трубопроводов установлен, по меньшей мере, один обратный клапан.5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что система трубопроводов включает в себя гибкие шланги.6. Установка по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что все узлы и системы установки размещены на жестко�

Description

Полезная модель относится к устройствам для подготовки буферного (уплотняющего) газа, используемого в сухих газодинамических уплотнениях (СГУ) нагнетателей природного газа, входящих в состав газоперекачивающих агрегатов (ГПА) на перекачивающих и дожимных газокомпрессорных станциях магистральных газопроводов.

Известно, что специфика эксплуатации СГУ нагнетателей ГПА на газокомпрессорных станциях магистральных газопроводов требует особенно тщательной подготовки буферного природного газа и барьерного воздуха для обеспечения работы СГУ и ГПА в целом.

Для обеспечения работы СГУ необходимо предусмотреть подачу буферного природного газа с заданными параметрами (по давлению и производительности) на всех режимах работы ГПА. Система подачи уплотняющего газа должна обеспечивать превышение давления уплотняющего газа над расчетным давлением на величину не менее чем 3,5 кгс/см² на всех режимах работы ГПА, включая аварийный и нормальный останов, запуск ГПА, работа на режиме «Кольцо», режимы с малыми степенями сжатия, в точке подключения для обеспечения адекватного регулирования величины перепада «газ-газ».

Очистка буферного газа должна обеспечивать отсутствие в уплотняющем газе механических примесей более 10 мкм, 99.7% фильтрацию по влаге в точке подключения. Также критически важно не допустить потенциальной возможности конденсации влаги внутри полости установки картриджа и на самой уплотняющей паре из-за эффекта Джоуля-Томпсона при последовательном прохождении уплотняющего газа через запорную арматуру, уплотнительный зазор и свечи (Принцип действия, технологические стандарты и требования к проектированию и эксплуатации систем сухих газовых уплотнений, Степовиков С.Н., ООО «Кавказтрансгаз», Нефтегазовое дело, 2005, http://www.ogbus.ru).

Известна система управления технологическими потерями газа газодинамических уплотнений, оснащенная газодинамическими уплотнениями с двумя ступенями защиты, трубопроводной обвязкой системы газодинамических уплотнений для подвода буферного газа от станционной сети к контрольно-измерительной панели газодинамических уплотнений, включающая манометры, датчики перепада давления, счетчик газа с выводом показаний на главный щит управления, дроссельную шайбу для демпфирования, линию электрической обвязки контрольно-измерительной панели газодинамических уплотнений, предназначенную для питания электрических преобразователей и передачи в систему автоматического управления предупредительной и аварийной сигнализации, и трубопроводом отвода протечек буферного газа после первой ступени газодинамических уплотнений к контрольно-измерительной панели газодинамических уплотнений и далее через клапан-отсекатель на свечу, при этом трубопровод отвода протечек газа после газодинамических уплотнений через дополнительный клапан-отсекатель соединен с газосборным коллектором, оснащенным контрольно-измерительными приборами и запорно-регулирующей предохранительной арматурой, ресивером-накопителем, резервный выход которого через клапан-регулятор соединен с трубопроводом подачи газа в топливную сеть газопотребляющих установок с давлением менее 3 кгс/см², кроме того, ресивер-накопитель соединен всасывающими трубопроводами с установленными параллельно друг другу газоперекачивающими компрессорами, которые подключены нагнетательными трубопроводами к трубопроводу подачи топливного газа на собственные нужды производства с давлением более 3 кгс/см² и через редукционный клапан к газосборному коллектору (патент РФ №2500926, МПК F04D 29/08, F04D 25/02,публикация 2013 г).

Недостатками известного способа является отсутствие возможности увеличения давления на входе в контрольно-измерительную панель газодинамических уплотнений, что не обеспечивает работу системы на всех режимах работы ГПА, включая аварийный и нормальный останов, запуск ГПА, работу на режиме «Кольцо», режимы с малыми степенями сжатия, в точке подключения для обеспечения адекватного регулирования величины перепада «газ-газ». Содержащиеся в системе установленные параллельно друг другу газоперекачивающие компрессора имеют низкое конечное давление (менее 3 кгс/см²), обеспечивают утилизацию газа утечек из уплотнений и подачу его в качестве топливного для газопотребляющих установок с давлением на выходе 0,3 МПа (3 кгс/см²) и не могут использоваться для подачи буферного газа давлением более рабочего давления в ГПА (от 5,5 до 12,8 МПа).

Известна газодожимная установка газокомпрессорной станции магистрального газопровода, содержащая устройство подготовки буферного природного газа для сухих газодинамических уплотнений (СГУ) нагнетателей природного газа, в котором устройство подготовки буферного природного газа выполнено в виде дожимного поршневого компрессора с электроприводом и включает систему фильтрации газа на входе и выходе установки, управляемую арматуру и блок автоматического управления, при этом поршневой компрессор выполнен однопоршневым, без смазки цилиндропоршневой группы, с использованием самосмазывающихся уплотнительных материалов (патент РФ №90505, МПК F04D 17/08, F04D 29/10, публикация 2010 г).

Недостатком известной установки является ее низкая эффективность и неудобство при использовании, вследствие повышенной вибрации, обусловленной тем, что для сжатия газа использован вертикальный, однорядный (несбалансированный) поршневой компрессор.

Двухрядные (двухцилиндровые) компрессоры лишены указанных недостатков однорядных компрессоров и имеют следующие преимущества:

- более равномерную диаграмму противодействующего момента и меньшую массу маховика;

- меньшие поршневые силы и, как следствие, меньшую массу возвратно-движущихся частей каждого ряда (снижение приблизительно обратно пропорционально числу рядов). В результате этого частоту вращения можно увеличить, а габариты и массу компрессора и двигателя снизить;

- меньшие фундаменты вследствие частичного или полного взаимного уравновешивания сил инерции.

(Поршневые компрессоры. Теория, конструкции и основы проектирования. Френкель М.И., изд-во «Машиностроение», 1969, с. 126).

Неуравновешенные силы инерции однорядных компрессоров вызывают колебания фундамента и его неравномерное оседание, что влечет за собой дополнительный расход энергии и смещение неподвижных частей компрессора, вследствие чего происходит его поломка. Кроме того большие уровни низкочастотной вибрации негативно сказываются на здоровье обслуживающего персонала и на работе приборов и оборудования.

Низкая частота вращения коленчатого вала влечет за собой значительное увеличение массогабаритных показателей, что ограничивает установку компрессора на мобильной платформе с амортизирующими элементами.

Дополнительным недостатком является отсутствие возможности регулирования давления и производительности на выходе компрессора в зависимости от фактического расхода газа потребителем, что вызывает дополнительные неудобства эксплуатации, вызванные повышенным энергопотреблением и частыми остановками и последующими запусками установки при снижении расхода газа.

Известна установка для подготовки и подачи буферного газа, используемого в сухих газодинамических уплотнениях нагнетателей природного газа магистральных газопроводов, включающая систему подготовки и подачи буферного природного газа, управляемую арматуру и систему автоматического управления, при этом система подготовки и подачи буферного природного газа снабжена бустерным устройством, выполненным в виде дожимного поршневого компрессора с пневматическим приводом, при этом поршневой компрессор выполнен бессмазочным с, по меньшей мере, одним поршнем двойного действия (патент РФ №95762, МПК F04D 17/00, публикация 2010 г).

Недостатками известной установки является низкая автономность и дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты, обусловленные необходимостью подачи воздуха в пневматический привод в достаточном количестве, что требует развитой пневмосети на объекте, либо установки дополнительного воздушного компрессора в отдельном от установки помещения, либо воздушного компрессора во взрывобезопасном исполнении, учитывая, что перекачиваемой средой является природный газ. Дополнительным недостатком является повышенная шумность и вибрация компрессора, вызванные неуравновешенностью сил инерции в линейном однорядном поршневом компрессоре. Также недостатком является низкий ресурс конструкций (невозможность постоянного режима работы), вызванный нагревом вследствие трения узлов движения и сложностью их охлаждения.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание эффективной и удобной в эксплуатации (с возможностью регулировки параметров при работе) газодожимной установки для подготовки буферного (уплотняющего) природного газа, используемого в сухих газодинамических уплотнениях нагнетателей природного газа и газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов природного газа и других объектов газовой промышленности.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в следующем.

Газодожимная установка газокомпрессорной станции магистрального газопровода содержит систему фильтрации газа на входе, систему автоматического управления, систему регулирования давления газа на выходе и устройство подготовки буферного природного газа для сухих газодинамических уплотнений (СГУ) нагнетателей природного газа, выполненное в виде дожимающего поршневого электроприводного компрессора. Система регулирования давления газа на выходе содержит датчик давления, электрически связанный с системой управления для остановки или снижения частоты вращения двигателя, и регулятор давления «до себя» для возможности перепуска избыточного давления с выхода на вход поршневого компрессора, который выполнен двухцилиндровым, без смазки цилиндропоршневой группы, с использованием самосмазывающихся уплотнительных материалов.

Поршневой компрессор включает систему смазки механизма движения, обеспечивающую смазку коленчатого вала, подшипников и группы движения в картере и содержащую масляный насос, масляный фильтр, датчики контроля давления и температуры и, по меньшей мере, один манометр и, по меньшей мере, один термометр.

На входе в компрессор установлен фильтр с коалесцирующим фильтрующим элементом.

В системе трубопроводов установлен, по меньшей мере, один обратный клапан.

Система трубопроводов включает в себя гибкие шланги.

Все узлы и системы установки размещены на жестком каркасе.

Установка может быть размещена на мобильной платформе, содержащей амортизирующие элементы.

Система автоматического управления включает шкаф управления и силовой шкаф с автоматом ввода резерва.

Установка может быть размещена в контейнере.

Контейнер выполнен с теплоизоляцией и с двумя изолированными друг от друга отсеками и содержит обогревательные устройства и датчики температуры, подключенные к системе автоматического управления установки, а также содержит автоматическую систему пожарной сигнализации и вентиляционное устройство.

Вентиляционное устройство подключено к блоку автоматического управления и системе контроля загазованности.

Контейнер может содержать взрывной клапан в виде легко сбрасываемой панели контейнера.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема газодожимной установки газокомпрессорной станции магистрального газопровода для подготовки буферного природного газа СГУ нагнетателей природного газа; на фиг. 2 - поршневой компрессор; на фиг. 3 - входной фильтр установки; на фиг. 4 - установка в контейнере - вид на плане; на фиг. 5 - то же, вид сбоку.

Газодожимная установка (см. фиг. 1) содержит компрессор 1 с электроприводом. Для снижения вибрационных напряжений, возникающих в жестких трубопроводах, на входном трубопроводе 2 установки, подключенном к магистральному газопроводу, и выходном трубопроводе 3 установки, подключенном к коллектору буферного природного газа установлены гибкие шланги (не показаны). На трубопроводе 2 установлен по ходу газа фильтр 4, на выходном трубопроводе 3 после компрессора по ходу газа установлены предохранительный клапан 5 для сброса повышенного давления газа на свечу 6, обратный клапан 7 для обеспечения эффективной работы установки и возможности регулировки выходного давления и производительности, а также предусмотрены датчик давления газа 8 с клапанным блоком 9 и регулятор давления «до себя» 10. Для отвода конденсата из фильтра 4 предусмотрен ручной кран 11. Для визуального контроля давлений компрессора 1 на трубопроводах 2 и 3 установлены манометры 12 и 13 с клапанными блоками 14 и 15, для контроля засорения фильтра 4 предусмотрен дифференциальный манометр 16 с клапанными блоками 17 и 18.

Компрессор для сжатия природного газа (см. фиг. 2) является поршневым, V-образным, двухрядным и выполнен сухим (без смазки цилиндропоршневой группы) с применением самосмазывающихся поршневых колец 19 из уплотнительных материалов и включает электропривод (не показан), картер 20, коленчатый вал 21, два цилиндра 22, в каждом из которых шток-поршень 23 одинарного действия с поршневыми кольцами 19 из самосмазывающегося материала, уплотнение штока 24, маслосниматель 25 с возможностью возврата протечек масла в картер 20 по трубопроводу 26 с гидрозатвором. Использование V-образной двухрядной конструкции компрессора обеспечивает повышенную частоту вращения коленчатого вала 21 и пониженную вибрацию. Компрессор также включает систему смазки механизма движения, содержащую масляный насос 27, масляный фильтр 28, датчики контроля давления 29 и температуры 30, манометр 31 и термометр 32, обеспечивающую смазку коленчатого вала 21, подшипников и группы движения в картере 20.

На входе в компрессор для обеспечения надежной работы предусмотрен фильтр 4 (см. фиг. 3 и фиг. 1), содержащий корпус 33, патрубки входа 34 и выхода 35, патрубок сброса конденсата 36 с ручным краном 11, коалесцирующий фильтрующий элемент 37, крышку 38 для возможности замены фильтрующего элемента 37.

Установка может быть размещена на мобильной платформе с амортизирующими элементами (не показана) или в контейнере (см. фиг. 4 и 5), разделенном на отсеки: технологический 39 и отсек управления 40.

В отсеке управления 40 размещена система автоматического управления 41, которая электрически связана с датчиком давления газа 8 на выходе. По показаниям датчика давления 8 обеспечивается регулировка давления газа на выходе посредством остановки или снижения частоты вращения двигателя. Система автоматического управления 41 содержит шкаф управления и силовой шкаф с автоматом ввода резерва.

Вентиляция отсеков контейнера может производиться естественным воздухообменом через расположенные в дверях отсеков вентиляционные проемы (не показаны).

Для поддержания внутри контейнера в холодное время года требуемой температуры (минимально допустимая температура 5°C) контейнер содержит электрические обогреватели 42, связанные электрически с системой автоматического управления 41, которые могут регулироваться по показаниям температурного датчика внутри контейнера (не показан).

Для защиты от пожара и взрыва в контейнере может быть предусмотрена автоматическая система пожарной сигнализации 43 и взрывной клапан в виде легко сбрасываемой панели 44 контейнера, препятствующей разрушению всей установки при возможном взрыве природного газа.

Для принудительной вентиляции в случае высокой загазованности могут применяться вентиляционные устройства 45 и 46, связанные электрически с системой автоматического управления 41, которые могут регулироваться по показаниям температурного датчика внутри контейнера (не показан) и по показаниям автоматической системы пожарной сигнализации 43.

Работает установка следующим образом.

Сжатый природный газ под рабочим давлением из входного магистрального газопровода от трубопровода 2 поступает в фильтр 4, где происходит очистка газа от крупных частиц, влаги и масла. Очистка в фильтре 4 осуществляется следующим образом: через патрубок 34 газ поступает во внутреннюю полость коалесцирующего фильтрующего элемента 37. Проходя через материал фильтрующего элемента капли жидкости, содержащиеся в газе, укрупняются и стекают по наружной поверхности фильтрующего элемента 37 в полость сбора конденсата. Конденсат сбрасывается из полости сбора конденсата через патрубок 36 и кран 11. Далее конденсат сбрасывается в дренажный трубопровод. После фильтра 4 газ поступает в компрессор 1, где происходит его сжатие.

Для возможности контроля засорения фильтрующего элемента 37 в фильтре 4 предусмотрен дифференциальный манометр 16.

Сжатие газа происходит в цилиндрах 22 посредством возвратно-поступательного движения шток-поршней 23 с поршневыми кольцами 19 из самосмазывающегося материала. Нагнетание газа происходит через кольцевые комбинированные клапаны. Возвратно-поступательное движение поршней обеспечивается коленчатым валом 21, который приводится во вращение электродвигателем (не показан).

Смазка групп движения в картере 20 (коленчатого вала 21, подшипников) обеспечивается масляной системой посредством масляного насоса 27. Очистка масла осуществляется масляным фильтром 28. Для возможности контроля за работой масляной системы компрессора предусмотрены датчики контроля давления 29 и температуры 30, манометр 31 и термометр 32.

После компрессора газ с необходимым давлением направляется через обратный клапан 7 в коллектор буферного газа к потребителю (СГУ).

Для обеспечения возможности регулирования выходного давления газа на выходном трубопроводе 3 предусмотрен датчик давления газа 8 и регулятор давления газа «до себя» 10.

Регулирование происходит следующим образом.

При снижении давления газа система управления, электрически связанная с датчиком давления 8, запускает компрессор 1 и увеличивает частоту вращения двигателя до достижения необходимого значения. Производительность компрессора возрастает до необходимого значения для обеспечения заданного расхода газа потребителем.

При плавном снижении расхода газа потребителем появляется избыток газа в системе буферного газа, вследствие чего происходит повышение давления газа на выходном трубопроводе 3 компрессора, и система управления 41, путем снижения частоты вращения двигателя или его остановки, снижает производительность и давление на выходе компрессора, при этом потребляемая мощность компрессора расходуется эффективно за счет снижения частоты вращения электропривода при малых расходах.

При резком снижении расхода газа потребителем происходит резкое повышение давления газа на выходном трубопроводе 3, которое посредством регулятора давления «до себя» 10 сбрасывается на вход компрессора, что обеспечивает плавную работу компрессора 1 в расчетном режиме и эффективность работы без потерь природного газа.

Для удобства эксплуатации на месте использования установка может быть размещена на мобильной платформе с амортизирующими элементами (не показана) и подключена к магистральному газопроводу и к коллектору буферного природного газа посредством гибких шлангов.

Предлагаемая установка предназначена для подготовки буферного природного газа, используемого в сухих газодинамических уплотнениях (СГУ) нагнетателей природного газа газоперекачивающих агрегатов для компрессорных станций магистральных газопроводов природного газа и других объектов газовой промышленности.

Предложенное техническое решение расширяет арсенал средств указанного назначения.

Предлагаемая компрессорная установка для подготовки буферного природного газа сухих газодинамических уплотнений нагнетателей природного газа может эффективно и надежно работать при изменении условий работы (расхода газа потребителем, рабочего давления, длительных простоях, постоянный безостановочный режим работы) в различных климатических условиях, обеспечивая необходимую производительность, давление, регулирование параметров в процессе работы и качество буферного природного газа, подаваемого в СГУ, увеличивая их ресурс, что повышает надежность работы нагнетателей природного газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов природного газа.

Claims (13)

1. Газодожимная установка газокомпрессорной станции магистрального газопровода, содержащая систему фильтрации газа на входе, систему автоматического управления, систему регулирования давления газа на выходе и устройство подготовки буферного природного газа для сухих газодинамических уплотнений (СГУ) нагнетателей природного газа, выполненное в виде дожимающего поршневого электроприводного компрессора, отличающаяся тем, что система регулирования давления газа на выходе содержит датчик давления, электрически связанный с системой управления для остановки или снижения частоты вращения двигателя и регулятор давления "до себя" для возможности перепуска избыточного давления с выхода на вход поршневого компрессора, который выполнен двухцилиндровым, без смазки цилиндропоршневой группы, с использованием самосмазывающихся уплотнительных материалов.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что поршневой компрессор включает систему смазки механизма движения, обеспечивающую смазку коленчатого вала, подшипников и группы движения в картере и содержащую масляный насос, масляный фильтр, датчики контроля давления и температуры и, по меньшей мере, один манометр и, по меньшей мере, один термометр.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на входе в компрессор установлен фильтр с коалесцирующим фильтрующим элементом.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в системе трубопроводов установлен, по меньшей мере, один обратный клапан.

5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что система трубопроводов включает в себя гибкие шланги.

6. Установка по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что все узлы и системы установки размещены на жестком каркасе.

7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она размещена на мобильной платформе, содержащей амортизирующие элементы.

8. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что система автоматического управления содержит шкаф управления и силовой шкаф с автоматом ввода резерва.

9. Установка по п. 6, отличающаяся тем, что она размещена в контейнере.

10. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что контейнер выполнен с теплоизоляцией и с двумя изолированными друг от друга отсеками и содержит обогревательные устройства и датчики температуры, подключенные к системе автоматического управления установки, а также содержит автоматическую систему пожарной сигнализации.

11. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что контейнер имеет вентиляционное устройство.

12. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что вентиляционное устройство подключено к блоку автоматического управления и системе контроля загазованности.

13. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что контейнер содержит взрывной клапан в виде легко сбрасываемой панели контейнера.

Images