RU2617523C1 - Method of controlling the work of the compressor station when producing natural gas from the pipeline gas pipeline discharged for repair - Google Patents

Method of controlling the work of the compressor station when producing natural gas from the pipeline gas pipeline discharged for repair Download PDF

Info

Publication number
RU2617523C1
RU2617523C1 RU2016114204A RU2016114204A RU2617523C1 RU 2617523 C1 RU2617523 C1 RU 2617523C1 RU 2016114204 A RU2016114204 A RU 2016114204A RU 2016114204 A RU2016114204 A RU 2016114204A RU 2617523 C1 RU2617523 C1 RU 2617523C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
compressor station
repair
compressor
pipeline
Prior art date
Application number
RU2016114204A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Китаев
Борис Николаевич Мастобаев
Артур Рифович Галикеев
Агата Рубэновна Гадельшина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
Priority to RU2016114204A priority Critical patent/RU2617523C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2617523C1 publication Critical patent/RU2617523C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: gas production from the main gas pipeline section, which has been put into repair, is carried out according to a pre-selected mathematical model - namely, two different types of gas compressor units of the compressor station according to the scheme "in parallel" in the mode of operation of full-flow centrifugal compressors in the area of their maximum polytropic efficiency. The obtained series of values of gas dynamic characteristics are compared with the calculated ones, interpreted as optimal working zones of centrifugal compressors and sent for acceptance of dispatch solutions to the automated control system of gas pumping units as control parameters of the influence on the compressor station control system.
EFFECT: resource conservation of natural gas.
17 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области управления работой газоперекачивающих агрегатов (ГПА) компрессорной станции (КС) магистрального газопровода (МГ) и может быть использовано для выработки природного газа из прилегающего к КС участка МГ перед выводом его в капитальный ремонт.The invention relates to the field of controlling the operation of gas pumping units (GPU) of a compressor station (CS) of a main gas pipeline (MG) and can be used to generate natural gas from a section of MG adjacent to the compressor station before putting it into overhaul.

В составе КС эксплуатируются ГПА, которые служат для компримирования природного газа и включают в себя газотурбинные установки (ГТУ) и центробежные компрессоры (ЦБК).Gas compressor units are used as part of the compressor station, which serve to compress natural gas and include gas turbine units (GTU) and centrifugal compressors (PPM).

Известен способ регулирования производительности КС, заключающийся в одновременном открытии антипомпажных клапанов всех ЦБК непосредственно перед достижением их рабочими точками значений, соответствующих линиям настройки антипомпажной защиты. Изобретение позволяет системе управления КС изменять производительность до необходимого уровня прежде, чем регулирование основных параметров станет осуществляться посредством крайне неэкономичного перепуска газа по контурам рециркуляции (Патент РФ 2084704, F04D 27/00. Способ регулирования компрессорной станции (варианты), способ регулирования основного параметра газа компрессорной станции и устройство для регулирования компрессорной станции (варианты) / Старосельский Ном, Мирский Сол, Рейнке Пол Α., Негли Пол М., Зибторп Роберт Д. - Патентообладатель: Компрессор Контролз Корпорейшн (US); опубл. 20.07.1997).A known method of regulating the performance of the compressor, which consists in the simultaneous opening of anti-surge valves of all the pulp and paper mills immediately before their operating points reach values corresponding to the anti-surge protection setting lines. The invention allows the control system of the compressor station to change the performance to the required level before the main parameters are controlled by means of an extremely uneconomical gas bypass through the recirculation circuits (RF Patent 2084704, F04D 27/00. Method for controlling a compressor station (options), method for regulating the main gas parameter of a compressor stations and device for regulating the compressor station (options) / Staroselsky Nom, Mirsky Sol, Reinke Paul Α., Negli Paul M., Zibtorp Robert D. - Patentoble Adator: Compressor Controls Corporation (US); publ. 07.20.1997).

Недостаток способа заключается в неоптимальном распределении нагрузки между одновременно работающими ЦБК, отрицательном взаимовлиянии контуров циркуляции газа и увеличении нестабильности системы, влияющей на быстродействие регулирования и эффективность защиты от помпажа.The disadvantage of this method is the non-optimal load distribution between the simultaneously operating pulp and paper mill, the negative interference of the gas circuits and the increase in system instability, which affects the speed of regulation and the effectiveness of surge protection.

Наиболее близким прототипом является способ, в котором определение искомых величин частот вращения роторов ЦБК осуществляют на основе полученных статистических функций, определяющих в свою очередь вид общей суммарной функции, учитывающей параметры политропной мощности сжатия и значения общего расхода топливного газа на КС. Определенные с учетом оптимизации величины частот вращения роторов используются в системе автоматизированного управления (САУ) ГПА в качестве управляющих параметров воздействия на систему регулирования комплекса агрегатов КС (Патент РФ RU 2181854, F04D 27/02. Способ управления работой комплекса агрегатов компрессорного цеха / А.З. Шайхутдинов, С.П. Продовиков, С.Д. Альтшуль, А.В. Черников, Я.А. Евдокимов. - Патентообладатель: ЗАО «Научно-производственная фирма Система-Сервис», ОАО «Газпром»; опубл. 27.04.2002).The closest prototype is a method in which the determination of the required values of the rotor speeds of the pulp and paper mill is carried out on the basis of the obtained statistical functions, which in turn determine the form of the total total function, taking into account the parameters of the polytropic compression power and the total fuel gas flow rate at the compressor station. The rotor rotational speed values determined in view of optimization are used in the automatic control system (ACS) of the gas compressor unit as control parameters for influencing the control system of the compressor assembly complex (RF Patent RU 2181854, F04D 27/02. Method for controlling the operation of the compressor assembly complex / A.Z. Shaikhutdinov, SP Prodovikov, SD Altshul, AV Chernikov, Ya. A. Evdokimov. - Patent holder: CJSC Sistema-Service Scientific and Production Company, Gazprom, publ. 27.04. 2002).

Недостатком прототипа является необходимость:The disadvantage of the prototype is the need:

- перенастройки функциональных зависимостей, используемых для управления в САУ ГПА, с целью достижения более низкого, а значит оптимального с точки зрения авторов прототипа, расхода топливного газа для приводов ГПА КС;- reconfiguration of the functional dependencies used for control in the automatic control system ACS, in order to achieve a lower, and therefore optimal from the point of view of the authors of the prototype, fuel gas consumption for GPU compressor units;

- проведения соответствующего каждому пошаговому изменению учета влияния расхода топливного газа, мощности сжатия, величин давления, температуры транспортируемого газа на входе и выходе ЦБК и других параметров на моделируемый режим, что позволяет решить локальные задачи по минимизации расхода топливного газа ЦБК, но в то же время увеличивает период времени, необходимый для выбора модели оптимального режима, который становится соизмеримым с продолжительностью самого процесса выработки газа. Поэтому представляется логичным учитывать в качестве критерия оптимизации не только расход топливного газа и мощность сжатия, но и коэффициент полезного действия (КПД) выбранных для выработки газа ЦБК.- taking into account the influence of fuel gas consumption, compression power, pressure values, temperature of the transported gas at the inlet and outlet of the pulp and paper mill and other parameters on the simulated mode corresponding to each step-by-step change, which allows solving local problems to minimize the flow of fuel gas of the pulp and paper mill, but at the same time increases the period of time required to select the optimal mode model, which becomes comparable with the duration of the gas production process itself. Therefore, it seems logical to take into account not only fuel gas consumption and compression power as an optimization criterion, but also the efficiency coefficient (COP) of the pulp and paper mill selected for gas production.

Техническим результатом предлагаемого способа является ресурсосбережение природного газа, который вместо стравливания в атмосферу из МГ направляется потребителю в качестве товарного газа, тем самым повышая эффективность товарно-транспортной работы газотранспортного предприятия.The technical result of the proposed method is the resource saving of natural gas, which instead of venting to the atmosphere from the MG is sent to the consumer as commercial gas, thereby increasing the efficiency of the freight transport work of the gas transportation company.

Технический результат достигается тем, что выработку газа из выведенного в ремонт участка МГ осуществляют по заранее выбранной, с учетом расчетов и оптимизации, адекватной реальным производственным условиям и технологическим ограничениям математической модели - а именно, двумя разнотипными ГПА КС по схеме «в параллель» в режиме работы полнонапорных ЦБК в области их максимального политропного КПД. Полученные ряды значений газодинамических характеристик сравнивают с расчетными из программного комплекса математического моделирования режимов транспорта газа «Астра-газ», интерпретируют в качестве оптимальных зон работы ЦБК и направляют для принятия диспетчерских решений в САУ ГПА в качестве управляющих параметров воздействия на систему регулирования КС.The technical result is achieved by the fact that gas production from the MG section that was taken out for repair is carried out according to a pre-selected, taking into account calculations and optimization, adequate mathematical model, namely, two different types of gas compressor units according to the “in parallel” mode in the mode the work of full-pressure pulp and paper mill in the field of their maximum polytropic efficiency. The obtained series of values of gas-dynamic characteristics are compared with those calculated from the Astra-gas gas transportation mathematical modeling software, interpreted as optimal zones for the operation of the pulp and paper mill, and sent for dispatch decisions to the automatic control system of the gas compressor unit as control parameters for the impact on the control system of the compressor station.

Реализация предлагаемого способа осуществлена при плановом проведении ремонтных работ и отключении участка МГ «Челябинск-Петровск» DN 1400 длиной 23,1 км для выработки природного газа работающими по схеме в «параллель» ГПА-12Р «Урал» и ГПА-16Р «Урал» КС-6 «Шаран».Implementation of the proposed method was carried out during the scheduled repair work and shutdown of the section of MG Chelyabinsk-Petrovsk DN 1400 23.1 km long for natural gas production by GPA-12R Ural and GPA-16R Ural KS operating in parallel with the scheme -6 "Sharan."

После закрытия линейного крана на 508 км давление газа на всасывании ГПА составило 58,4 кгс/см2. На момент окончания выработки давление газа на всасывании ГПА составило 47,4 кгс/см2. Объем выработанного газа из отключаемого участка составил 573 тыс. м3, время выработки около 10 мин. За время выработки газа из участка расход топливного газа на ГПА составил 1270,8 м3 / (10 мин). Выработка газа производилась до достижения агрегатами границы помпажа, степень сжатия составила при этом 1,47.After closing the linear valve at 508 km, the gas pressure at the suction of the gas compressor unit was 58.4 kgf / cm 2 . At the end of production, the gas pressure at the suction of the gas compressor unit was 47.4 kgf / cm 2 . The volume of gas produced from the disconnected section amounted to 573 thousand m 3 , the production time of about 10 minutes. During the production of gas from the site, the fuel gas consumption at the gas compressor unit amounted to 1270.8 m 3 / (10 min). Gas production was carried out until the units reached the surge margin; the compression ratio was 1.47.

В табл. 1 представлены основные технические характеристики ГПА-12Р «Урал» и ГПА-16Р «Урал» КС-6 «Шаран».In the table. 1 shows the main technical characteristics of GPA-12R Ural and GPA-16R Ural KS-6 Sharan.

В табл. 2 представлены эмпирические коэффициенты предлагаемой математической модели.In the table. 2 presents the empirical coefficients of the proposed mathematical model.

На фиг. 1 представлена схема, по которой осуществлена выработка природного газа из выводимого в ремонт участка МГ «Челябинск-Петровск» 508-531,1 км.In FIG. Figure 1 shows the scheme by which the production of natural gas was carried out from the 508-531.1 km km of the Chelyabinsk-Petrovsk section that was being taken out for repair.

На фиг. 2 представлена принципиальная технологическая схема выработки газа ГПА-12Р «Урал» и ГПА-16Р «Урал» КС-6 «Шаран» по схеме «в параллель».In FIG. Figure 2 presents a flow chart of gas production GPA-12R Ural and GPA-16R Ural KS-6 Sharan according to the parallel scheme.

На фиг. 3 представлены зависимости изменения расхода Qk (млн. м3/сут) и давления газа (кгс/см2) на всасывании Рвсас и нагнетании Рнагн ГПА-12Р «Урал» КС-6 «Шаран».In FIG. Figure 3 shows the dependences of the change in the flow rate Q k (million m 3 / day) and the gas pressure (kgf / cm 2 ) at the suction P inlet and forcing P discharge GPA-12R Ural KS-6 Sharan.

На фиг. 4 представлены зависимости изменения расхода Qk (млн. м3/сут) и степени сжатия (ΓΠΑ-12Ρ «Урал» КС-6 «Шаран».In FIG. Figure 4 shows the dependences of the change in the flow rate Q k (million m 3 / day) and the compression ratio (ΓΠΑ-12Ρ “Ural” KS-6 “Sharan”.

На фиг. 5 представлены зависимости изменения расхода Qk (млн. м3/сут) и давления газа (кгс/см2) на всасывании Рвсас и нагнетании Рнагн ГПА-16Р «Урал» КС-6 «Шаран».In FIG. Figure 5 shows the dependences of the change in the flow rate Q k (million m 3 / day) and gas pressure (kgf / cm 2 ) at the suction P inlet and forcing P discharge GPA-16R Ural KS-6 Sharan.

На фиг. 6 представлены зависимости изменения расхода Qk (млн. м3/сут) и степени сжатия (ΓΠΑ-16p «Урал» КС-6 «Шаран».In FIG. Figure 6 shows the dependences of the change in the flow rate Q k (million m 3 / day) and the compression ratio (ΓΠΑ-16p “Ural” KS-6 “Sharan”.

На фиг. 7 представлена газодинамическая характеристика ЦБК ГПА-12Р «Урал» КС-6 «Шаран» с указанием рабочей точки (

Figure 00000001
- рабочая точка ЦБК) на начало выработки газа.In FIG. 7 shows the gas-dynamic characteristic of GPA-12R Ural KS-6 Sharan PPM with an indication of the operating point (
Figure 00000001
- operating point of the pulp and paper mill) at the beginning of gas production.

На фиг. 8 представлена газодинамическая характеристика ЦБК ГПА-16Р «Урал» КС-6 «Шаран» с указанием рабочей точки (

Figure 00000001
- рабочая точка ЦБК) на начало выработки газа.In FIG. Figure 8 shows the gas-dynamic characteristic of GPA-16R Ural KS-6 Sharan PPM with an indication of the operating point (
Figure 00000001
- operating point of the pulp and paper mill) at the beginning of gas production.

На фиг. 9 представлена газодинамическая характеристика ЦБК ГПА-12Р «Урал» КС-6 «Шаран» с указанием рабочей точки (

Figure 00000001
- рабочая точка ЦБК) в конце выработки газа (ε=1,44).In FIG. 9 shows the gas-dynamic characteristic of the GPA-12R Ural KS-6 Sharan pulp and paper mill with an indication of the operating point (
Figure 00000001
- the working point of the pulp and paper mill) at the end of gas production (ε = 1.44).

На фиг. 10 представлена газодинамическая характеристика ЦБК ГПА-16Р «Урал» КС-6 «Шаран» с указанием рабочей точки (

Figure 00000001
- рабочая точка ЦБК) в конце выработки газа (ε=1,44).In FIG. 10 shows the gas-dynamic characteristic of GPA-16R Ural KS-6 Sharan PPM with an indication of the operating point (
Figure 00000001
- the working point of the pulp and paper mill) at the end of gas production (ε = 1.44).

На фиг. 11 представлена газодинамическая характеристика ЦБК ГПА-12Р «Урал» КС-6 «Шаран» с указанием рабочей точки (

Figure 00000001
- рабочая точка ЦБК) в конце выработки газа (ε=1,47).In FIG. 11 shows the gas-dynamic characteristic of GPA-12R Ural KS-6 Sharan PPM with an indication of the operating point (
Figure 00000001
- operating point of the pulp and paper mill) at the end of gas production (ε = 1.47).

На фиг. 12 представлена газодинамическая характеристика ЦБК ГПА-16Р «Урал» КС-6 «Шаран» с указанием рабочей точки (

Figure 00000001
- рабочая точка ЦБК) в конце выработки газа (ε=1,47).In FIG. 12 shows the gas-dynamic characteristic of the GPA-16R Ural KS-6 Sharan pulp and paper mill with an indication of the operating point (
Figure 00000001
- operating point of the pulp and paper mill) at the end of gas production (ε = 1.47).

На фиг. 13 представлены зависимости изменения параметров газа на 531,1 км при выработке газа ГПА-12Р «Урал» и ГПА-16Р «Урал» КС-6 «Шаран».In FIG. Figure 13 shows the dependences of changes in gas parameters by 531.1 km during gas production by GPA-12R Ural and GPA-16R Ural KS-6 Sharan.

На фиг. 14 представлена расчетная схема включения ГПА на КС-6 «Шаран».In FIG. Figure 14 shows the design scheme for switching on a gas compressor unit at KS-6 Sharan.

На фиг. 15 представлены совмещенные характеристики ГПА на КС- 6 «Шаран» (1 - ГПА-12Р «Урал»; 2 - ГПА-16Р «Урал»).In FIG. 15 shows the combined characteristics of the GPA at KS-6 Sharan (1 - GPA-12R Ural; 2 - GPA-16R Ural).

На фиг. 16 представлены оптимальные зоны работы ЦБК СПЧ 1,44/76-16/6500 при максимальном значении политропного КПД, для начальных условий: температура нормальная Тн=288 K; давление конечное Рк=7,45 МПа; частота вращения ротора n, об/мин (1 - 6825; 2 - 6500; 3 - 6200; 4 - 5400; 5 - 4550).In FIG. 16 shows the optimal operating zones of the pulp and paper mill HRC 1.44 / 76-16 / 6500 at the maximum value of polytropic efficiency, for initial conditions: normal temperature T n = 288 K; final pressure P k = 7.45 MPa; rotor speed n, rpm (1 - 6825; 2 - 6500; 3 - 6200; 4 - 5400; 5 - 4550).

На фиг. 17 представлены оптимальные зоны работы ЦБК СПЧ 1,4/76-16/5300 при максимальном значении политропного КПД, для начальных условий: температура нормальная Тн=288 K; давление конечное Рк=7,45 МПа; частота вращения ротора n, об/мин (1 - 5565; 2 - 5300; 3 - 5000; 4 - 4600; 5 - 4200; 6 - 3700).In FIG. 17 presents the optimal zones of operation of the pulp and paper mill HRC 1.4 / 76-16 / 5300 at the maximum value of polytropic efficiency, for initial conditions: normal temperature T n = 288 K; final pressure P k = 7.45 MPa; rotor speed n, rpm (1 - 5565; 2 - 5300; 3 - 5000; 4 - 4600; 5 - 4200; 6 - 3700).

Пример 1. Решение задачи оптимизации режимов работы ГПА КС-6 «Шаран» проводили с учетом известного значения суммарной подачи газа всеми агрегатами определенного перераспределения потоков газа, при котором суммарный КПД выбранной группы ГПА был максимальным (см. табл. 1, фиг. 1, 2).Example 1. The solution to the problem of optimizing the operation modes of the gas compressor unit KS-6 "Sharan" was carried out taking into account the known value of the total gas supply by all units of a certain redistribution of gas flows, at which the total efficiency of the selected group of gas compressor units was maximum (see table 1, Fig. 1, 2).

Для каждого ГПА известна зависимость вида

Figure 00000002
=f(Qi) (cм. фиг. 3-6), поэтому поставленная задача, которая решалась с помощью теории позиномов (Байков, И.Р. Методы повышения энергетической эффективности трубопроводного транспорта природного газа / И.Р. Байков, С. В. Китаев, И.А. Шаммазов. - СПб.: Недра, 2008. - 440 с.), была сведена к нахождению экстремума целевой функции вида:For each GPA, the dependence of the type is known
Figure 00000002
= f (Q i ) (see Fig. 3-6), therefore, the task posed, which was solved using the theory of posinom (Baikov, I.R. Methods for increasing the energy efficiency of pipeline transport of natural gas / I.R. Baikov, S. V. Kitaev, I.A. Shammazov. - St. Petersburg: Nedra, 2008. - 440 p.), Was reduced to finding the extremum of the objective function of the form:

Figure 00000003
Figure 00000003

где zi - характеристика ЦБК (i=l…n).where z i is the characteristic of the pulp and paper mill (i = l ... n).

Проведенный сравнительный анализ экспериментально построенных диаграмм ГПА показал, что наиболее достоверно (с необходимым и достаточным значением дисперсии адекватности) в классе элементарных функций искомую зависимость удается описать функцией вида:A comparative analysis of experimentally constructed GPA diagrams showed that the most reliable (with the necessary and sufficient value of the adequacy variance) in the class of elementary functions, the desired dependence can be described by a function of the form:

Figure 00000004
Figure 00000004

где (- КПД ЦБК;where (- the efficiency of the pulp and paper mill;

а, b, (- эмпирические коэффициенты;a, b, (are empirical coefficients;

Q - подача ЦБК, м3/мин.Q - supply of pulp and paper mill, m 3 / min.

Исходя из условия достижения минимума расхода топливного газа, необходимо, чтобы каждый из агрегатов работал в зоне максимального КПД (см. фиг. 7-12). Учитывая, что КС-6 «Шаран» оснащена полнонапорными ЦБК и ГПА работают в группе параллельно, целесообразней использовать суммарный КПД всех работающих n агрегатов, тогда выражение (2) будем рассматривать в виде суммы:Based on the conditions for achieving a minimum fuel gas consumption, it is necessary that each of the units operate in the zone of maximum efficiency (see Fig. 7-12). Considering that KS-6 Sharan is equipped with full-pressure pulp and paper mills and GPUs operate in a group in parallel, it is more expedient to use the total efficiency of all working n units, then expression (2) will be considered as the sum:

Figure 00000005
Figure 00000005

Формально в выражении (3) получим ∑ηi>1, чего на самом деле не может быть, поскольку такая функция имеет чисто математический смысл и необходима для постановки задачи оптимизации для выбранной группы параллельно работающих агрегатов и соблюдения условия их эксплуатации в зоне максимального КПД.Formally, in expression (3) we obtain ∑η i > 1, which actually cannot be, since such a function has a purely mathematical meaning and is necessary to formulate the optimization problem for a selected group of parallel-running units and to comply with the conditions of their operation in the zone of maximum efficiency.

Очевидно, что левая часть уравнения (3) будет достигать наибольшего значения, когда величина:Obviously, the left side of equation (3) will reach its maximum value when the quantity:

Figure 00000006
Figure 00000006

будет минимальной. В таком случае поставленная выше задача оптимизации работы группы параллельно работающих ГПА сведется к нахождению минимума целевой функции:will be minimal. In this case, the above task of optimizing the work of a group of parallel GPUs will be reduced to finding the minimum of the objective function:

Figure 00000007
Figure 00000007

где Q1, Q2, …, Qn - подача каждого из нагнетателей в группе, м3/мин.where Q 1 , Q 2 , ..., Q n is the supply of each of the superchargers in the group, m 3 / min.

Тогда в соответствии с определением глобального минимума для позиномов минимум целевой функции (5) определится как:

Figure 00000008
Then, in accordance with the definition of the global minimum for posines, the minimum of objective function (5) is defined as:
Figure 00000008

В таком случае оптимальная подача каждого из ГПА в группе параллельно работающих (с точки зрения максимального суммарного КПД) определится в виде зависимости:In this case, the optimal supply of each of the gas compressor units in the group of concurrently working (from the point of view of the maximum total efficiency) is determined in the form of a dependence:

Figure 00000009
Figure 00000009

Полученная зависимость (7) позволяет рассчитать оптимальную подачу каждого из агрегатов в группе, если известен расход газа в магистральном газопроводе.The obtained dependence (7) allows us to calculate the optimal supply of each of the units in the group if the gas flow in the main gas pipeline is known.

Очевидно, что полученные решения должны быть проверены на выполнение условий, отражающих технологические ограничения на работу оборудования. Этими ограничениями являются максимальная и минимальная приведенная объемная производительность по приближению к помпажной зоне, а также ограничение по максимальной мощности:Obviously, the solutions obtained should be checked for compliance with the conditions reflecting technological limitations on the operation of the equipment. These limitations are the maximum and minimum reduced volumetric capacity in approaching the surge zone, as well as the maximum power limit:

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

При выработке газа из отключаемого участка МГ «Челябинск-Петровск» на КС-6 «Шаран» были включены в работу параллельно два агрегата ГПА-12Р «Урал» и ГПА-16Р «Урал» с полнонапорными ЦБК СПЧ 370 1,45/76-12/6500 и СПЧ 370 1,4/76-16/5300 соответственно. Зависимости изменения параметров газа при выработке и расчетная схема включения ГПА представлены на фиг. 13, 14.During gas production from the disconnected section of the Chelyabinsk-Petrovsk MG at KS-6 Sharan, two GPA-12R Ural and GPA-16R Ural units with a full-pressure central heating plant SPCh 370 1.45 / 76- were put into operation in parallel 12/6500 and HRC 370 1.4 / 76-16 / 5300 respectively. The dependences of the change in gas parameters during production and the design scheme for switching on the gas compressor are presented in FIG. 13, 14.

Эмпирические коэффициенты модели (7) определены по приведенным характеристикам методом наименьших квадратов (см. табл. 2, фиг. 15).The empirical coefficients of model (7) are determined by the reduced characteristics using the least squares method (see table. 2, Fig. 15).

Подставляя общий объемный расход газа через агрегаты на момент начала выработки Qф=744,7 м3/мин в зависимость (7), получим оптимальные значения подачи ЦБК при выработке газа: Q1=300,0 м3/мин, Q2=444,7 м3/мин.Substituting the total volumetric gas flow through the units at the time of the start of production Q f = 744.7 m 3 / min into dependence (7), we obtain the optimal values of the flow of the pulp and paper mill during gas production: Q 1 = 300.0 m 3 / min, Q 2 = 444.7 m 3 / min.

Эффективный коэффициент полезного действия ГТУ определяется по формуле:The effective efficiency of a gas turbine is determined by the formula:

Figure 00000013
Figure 00000013

Потенциал повышения эффективности определяется по формуле:The potential for increasing efficiency is determined by the formula:

Figure 00000014
Figure 00000014

следовательно, Δηe=(36,890+34,021)-(36,506+34,375)=0,03%.therefore, Δη e = (36.890 + 34.021) - (36.506 + 34.375) = 0.03%.

В других смоделированных случаях среднее за время выработки увеличение КПД за счет оптимизации составило около 0,1%.In other simulated cases, the average increase in efficiency over the time of development due to optimization was about 0.1%.

Таким образом, увеличение КПД при работе разнотипных агрегатов ГПА-12Р «Урал» и ГПА-16Р «Урал» в «параллель» при выработке газа из отключаемого участка допустимо принять в размере 0,1%.Thus, the increase in efficiency during operation of the GPA-12R Ural and GPA-16R Ural aggregates of different types in parallel in the development of gas from the disconnected section is acceptable at a rate of 0.1%.

Максимальное значение увеличения КПД может составить до 2,0% для случая отклонения частоты вращения вала ЦБК от номинальных значений.The maximum value of the increase in efficiency can be up to 2.0% for the case of deviation of the rotational speed of the shaft of the pulp and paper mill from the nominal values.

Экономия топливного газа (кг/с) определяется по формуле:Fuel gas saving (kg / s) is determined by the formula:

Figure 00000015
Figure 00000015

где Qн - низшая теплота сгорания при 20°С, кДж/кг;where Q n is the net calorific value at 20 ° C, kJ / kg;

Ni *, Ni - мощность, потребляемая ЦБК (см. фиг. 16, 17) до и после оптимизации работы ГТУ в зависимости от Qi *и Qi, определяется по газодинамическим характеристикам ЦБК;N i * , N i - the power consumed by the pulp and paper mill (see Fig. 16, 17) before and after optimizing the operation of the gas turbine depending on Q i * and Q i , is determined by the gas-dynamic characteristics of the pulp and paper mill;

Figure 00000016
, ηе - КПД до и после оптимизации работы ГТУ в зависимости от Qi * и Qi.
Figure 00000016
, η e - the efficiency before and after optimization of the operation of the gas turbine depending on Q i * and Q i .

Определенные с учетом выполнения условий поставленной задачи оптимальные зоны значений газодинамических характеристик работы ЦБК вводились в качестве управляющих параметров воздействия на систему регулирования КС с пульта оператора в САУ ГПА, в которой на основе работы комплекса микропроцессорных устройств реализовывались: сбор, обработка и отображение информации об изменении общецеховых технологических параметров, дистанционное управление трубопроводной арматурой, системой подачи топливного газа в ГТУ и другими общецеховыми исполнительными механизмами.The optimal zones for the values of the gas-dynamic characteristics of the pulp and paper mill operation, defined in view of fulfilling the conditions of the task, were introduced as control parameters of the impact on the control system of the compressor station from the operator console in the automatic control system of the gas compressor station, in which, based on the operation of the complex of microprocessor devices, the following was implemented: collection, processing and display of information about changes in general shop process parameters, remote control of pipe fittings, fuel gas supply system in gas turbines and other general workshop olnitelnymi mechanisms.

Предлагаемый способ позволяет рационально использовать ресурсы природного газа, при этом не требует дополнительных капитальных вложений для внедрения, удешевляет себестоимость товарного газа и не наносит вреда экологии.The proposed method allows the rational use of natural gas resources, while it does not require additional capital investments for implementation, reduces the cost of commercial gas and does not harm the environment.

Изобретение может найти широкое применение в газовой промышленности при эксплуатации основного оборудования КС.The invention can find wide application in the gas industry in the operation of the main equipment of the COP.

Claims (1)

Способ управления работой компрессорной станции, включающий в себя выработку природного газа из отключаемого на ремонт участка магистрального газопровода, отличающийся тем, что выработку газа из выведенного в ремонт участка магистрального газопровода осуществляют по оптимизированной с учетом адекватности реальным производственным условиям и технологическим ограничениям математической модели двумя разнотипными газоперекачивающими агрегатами компрессорной станции по схеме «в параллель» в режиме работы полнонапорных центробежных компрессоров в области их максимального политропного коэффициента полезного действия, полученные значения газодинамических характеристик интерпретируют в качестве оптимальных зон работы центробежных компрессоров и направляют для принятия диспетчерских решений в систему автоматизированного управления газоперекачивающих агрегатов в качестве управляющих параметров воздействия на систему регулирования компрессорной станции.A method of controlling the operation of a compressor station, including the production of natural gas from a section of a main gas pipeline that is switched off for repair, characterized in that the gas production from a section of a main gas pipeline that has been removed for repair is carried out according to an mathematical model optimized for adequacy by the actual production conditions and technological limitations by two different types of gas pumping compressor station units according to the “in parallel” scheme in the operating mode of full-pressure centrifugal compressors in their maximum polytropic efficiency values produced gas dynamic characteristics are interpreted as optimum working zones centrifugal compressors and is directed to decision making in the traffic control system of automatic control of gas pumping units as control parameters in exposure control system of the compressor station.
RU2016114204A 2016-04-12 2016-04-12 Method of controlling the work of the compressor station when producing natural gas from the pipeline gas pipeline discharged for repair RU2617523C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016114204A RU2617523C1 (en) 2016-04-12 2016-04-12 Method of controlling the work of the compressor station when producing natural gas from the pipeline gas pipeline discharged for repair

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016114204A RU2617523C1 (en) 2016-04-12 2016-04-12 Method of controlling the work of the compressor station when producing natural gas from the pipeline gas pipeline discharged for repair

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2617523C1 true RU2617523C1 (en) 2017-04-25

Family

ID=58643250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016114204A RU2617523C1 (en) 2016-04-12 2016-04-12 Method of controlling the work of the compressor station when producing natural gas from the pipeline gas pipeline discharged for repair

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2617523C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3945759A (en) * 1974-10-29 1976-03-23 General Electric Company Bleed air manifold
US4595340A (en) * 1984-07-30 1986-06-17 General Electric Company Gas turbine bladed disk assembly
RU2084704C1 (en) * 1992-06-22 1997-07-20 Компрессор Контролз Корпорейшн Method for adjustment of compressor station
RU2194884C2 (en) * 1997-12-23 2002-12-20 Компрессор Контролз Корпорейшн Method of and device for preventing stalling-and-surging of turbocompressor at changing over from parallel connection into off-line mode of operation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3945759A (en) * 1974-10-29 1976-03-23 General Electric Company Bleed air manifold
US4595340A (en) * 1984-07-30 1986-06-17 General Electric Company Gas turbine bladed disk assembly
RU2084704C1 (en) * 1992-06-22 1997-07-20 Компрессор Контролз Корпорейшн Method for adjustment of compressor station
RU2194884C2 (en) * 1997-12-23 2002-12-20 Компрессор Контролз Корпорейшн Method of and device for preventing stalling-and-surging of turbocompressor at changing over from parallel connection into off-line mode of operation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dindorf Estimating potential energy savings in compressed air systems
CN205477780U (en) A low pressure bypass turbine system for high load condition of large -scale steam turbine
US20150337845A1 (en) Multi-stage compressor system for generating a compressed gas
US10087944B2 (en) Method for controlling a compressor
CN108592518B (en) Cryogenic liquefied air energy storage power generation system and start-stop control method thereof
Vermeulen et al. Cost-effective compressor control to reduce oversupply of compressed air
RU2617523C1 (en) Method of controlling the work of the compressor station when producing natural gas from the pipeline gas pipeline discharged for repair
CN204327449U (en) Compressor assembly
RU2652473C2 (en) System and method for pumping gas from compressor of gas transfer unit
WO2017035609A2 (en) Method for regulating the rotational speed of a compressor as a function of the available gas flow of a source and regulation thereby applied
CN106907939A (en) Newly-built condenser of power plant vacuumizes operation maintenance system and its operation method
CN104405457B (en) A kind of energy gradient utilization system of back pressure turbine heat supply
CN203719223U (en) Frozen digital scroll parallel unit
CN206054232U (en) The adjustable energy-saving air compressor of distributive value
CN206309640U (en) A kind of cavitation-preventive noise reduction sound oil piping system for tooth type centrifugal compressor
CN106468255A (en) The oil circuit regulating system of compressor and compressor
CN205013263U (en) Energy -conserving gas supply system of constant voltage
CN204267159U (en) A kind of natural gas boosting system
Du Plessis et al. Development of an intelligent control system for mine compressor systems
CN204238990U (en) A kind of energy gradient utilization system of back pressure turbine heat supply
CN108759212B (en) Shutdown control method and system of water chilling unit and water chilling unit
CN206397737U (en) The pre- cold compressor of intake efficiency can be improved
CN205424409U (en) Efficient air compressor machine air feed control system
CN105604610A (en) Nitric acid tail gas excess pressure recovery equipment
RU169116U1 (en) START-UP STATION CONTOUR OF THE COMPRESSOR STATION

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180413