RU2647742C2 - Operation method of a compressor station of main gas pipelines - Google Patents
Operation method of a compressor station of main gas pipelines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2647742C2 RU2647742C2 RU2015157208A RU2015157208A RU2647742C2 RU 2647742 C2 RU2647742 C2 RU 2647742C2 RU 2015157208 A RU2015157208 A RU 2015157208A RU 2015157208 A RU2015157208 A RU 2015157208A RU 2647742 C2 RU2647742 C2 RU 2647742C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- compressor
- generator
- drive
- shaft
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 20
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 123
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000010723 turbine oil Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/14—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
-
- 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
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике, а именно к энергообеспечению крупных газотранспортных систем (ГТС) в части привода компрессорных установок, и может быть использовано для выравнивания графиков электрических нагрузок, и, прежде всего, для увеличения базовой части графиков нагрузки атомных электрических станций (АЭС).The invention relates to energy, and in particular to the energy supply of large gas transmission systems (GTS) in terms of drive compressor units, and can be used to align the graphs of electrical loads, and, above all, to increase the base portion of the load schedules of nuclear power plants (NPPs).
Известен способ работы газокомпрессорной станции (статья УДК 621.314 И.И. Артюхов, Д.И Бочкарев, А.А. Тримбач / Повышение эффективности газоперекачивающего агрегата, оснащенного генератором собственных нужд. / Проблемы энерго- и ресурсосбережения. Сборник научных трудов, СГТУ, Саратов, 2014), который заключается в присоединении со стороны газового компрессора электрического генератора собственных нужд, вал которого можно соединять с валом отбора мощности газоперекачивающего агрегата (ГПА) без редуктора. Генератор собственных нужд ГПА представляет собой синхронную машину, в которой скорость вращения магнитного поля в ее рабочем зазоре равна скорости вращения ротора. Скорость вращения вала поддерживается постоянной. Недостатком данного способа является понижение надежности работы генератора в следствие безредукторного подключения.There is a known method of operation of a gas compressor station (article UDC 621.314 I.I. Artyukhov, D.I. Bochkarev, A.A. Trimbach / Improving the efficiency of a gas pumping unit equipped with an auxiliary generator. / Problems of energy and resource conservation. Collection of scientific papers, SSTU, Saratov , 2014), which consists in connecting an auxiliary generator from the gas compressor side, the shaft of which can be connected to the power take-off shaft of a gas pumping unit (GPU) without a gearbox. The GPA auxiliary generator is a synchronous machine in which the speed of rotation of the magnetic field in its working gap is equal to the speed of rotation of the rotor. The shaft rotation speed is kept constant. The disadvantage of this method is the decrease in the reliability of the generator as a result of a gearless connection.
Известен способ получения пиковой электроэнергии (RU 383859), содержащий электрогенератор, воздушную турбину, компрессор, аккумуляторы тепла, холода и выдачи тепла, наземное водохранилище, подземный резервуар, воздуховод, уравнительную шахту, теплообменники, где аккумулируют тепло, выделяемое при сжатии воздуха в воздушной турбине в момент выработки электрической энергии электрогенератором, подключенным к воздушным турбинам и компрессору в период провала электрических нагрузок, для нагревания сжатого воздуха перед подачей в турбину в период пиковых нагрузок.A known method of generating peak electricity (RU 383859), comprising an electric generator, an air turbine, a compressor, heat accumulators, cold and heat generation, an onshore reservoir, an underground reservoir, an air duct, a leveling shaft, heat exchangers, where they accumulate heat generated by air compression in an air turbine at the time of generating electric energy by an electric generator connected to air turbines and a compressor during the period of failure of electric loads, for heating the compressed air before being fed into the turbine in peak load iodine.
Недостатками этого способа являются высокие затрат на строительство подземных резервуаров сжатого воздуха и воды, оснащение компрессорной станции дополнительным технологическим оборудованием, что увеличивает срок окупаемости.The disadvantages of this method are the high cost of building underground reservoirs of compressed air and water, equipping the compressor station with additional processing equipment, which increases the payback period.
Известна также полезная модель «Система энергосбережения энергоресурсов магистральных нефте/газопроводов на компрессорных станциях» (RU 95788), содержащая камеру сгорания с отводным каналом, турбину с теплоотводящим каналом, соединенную приводным валом с компрессорным агрегатом, а теплоотводящим каналом с паросиловой установкой, котел утилизатор и связанную с ним паропроводом паровую турбину, соединенную своим валом с приводным валом компрессорного агрегата через управляемую сцепную муфту, тахогенераторами, установленными на валу паровой турбины и приводном валу компрессорного агрегата, заключающийся в подключении дополнительной приводной мощности паровой турбины к компрессорному агрегату в момент выравнивания оборотов приводного вала турбины нефте/газотурбинной установки и вала паровой турбины. И минимизации потерь энергии в моменты изменения режимов работы компрессорной станции.The utility model “Energy-saving system for energy resources of main oil / gas pipelines at compressor stations” (RU 95788) is also known. a steam turbine connected to it by a steam turbine connected by its shaft to the drive shaft of the compressor unit via a controlled coupler, by tachogenerators mounted on the steam shaft howling turbine and the drive shaft of the compressor unit, comprising: connecting additional drive power of the steam turbine to the compressor unit at the time of alignment of revolutions of the drive shaft of the turbine oil / gas turbine plant and a steam turbine shaft. And minimize energy losses at the moments of changes in the compressor station operating modes.
Недостатками этого способа являются высокие затраты на паросиловую установку, значительное увеличение промплощадки.The disadvantages of this method are the high costs of a steam power installation, a significant increase in the industrial site.
Известен способ работы компрессорной станции магистральных газопроводов с электроприводными газоперекачивающими агрегатами (патент №2272937 от 27.03.2006), заключающийся в выработке электроэнергии компрессорной станции с электроприводными газоперекачивающими агрегатами. При изменении расхода газа через магистральный газопровод производят частотное регулирование нагрузки электродвигателей газоперекачивающих агрегатов, при этом электропитание последних производят частично или полностью от электрогенераторов дополнительных энергетических газотурбинных установок. При пуске неработающих газоперекачивающих агрегатов, а также при изменении расхода газа через магистральный газопровод производят частотное регулирование электродвигателей газоперекачивающих агрегатов путем изменения оборотов электрогенераторов дополнительных энергетических газотурбинных установок, в камеры сгорания которых подают топливный газ из магистрального газопровода. При значительном уменьшении расхода газа через магистральный газопровод останавливают электродвигатели части газоперекачивающих агрегатов, избыточную электрическую энергию, вырабатываемую электрогенераторами работающих дополнительных энергетических газотурбинных установок, подают во внешнюю высоковольтную электрическую сеть.A known method of operation of a compressor station of main gas pipelines with electric gas pumping units (patent No. 2272937 from 03/27/2006), which consists in generating electricity to a compressor station with electric gas pumping units. When changing the gas flow through the main gas pipeline, frequency control of the load of electric motors of gas pumping units is carried out, while the latter is supplied with power partially or completely from the electric generators of additional energy gas turbine units. When starting idle gas pumping units, as well as when changing the gas flow rate through the main gas pipeline, frequency control of the electric motors of gas pumping units is carried out by changing the speed of the electric generators of additional energy gas turbine units, into the combustion chambers of which gas fuel is supplied from the main gas pipeline. With a significant decrease in gas flow through the main gas pipeline, the electric motors of part of the gas pumping units are stopped, the excess electric energy generated by the electric generators of the working additional energy gas turbine plants is fed to an external high-voltage electric network.
Недостатком этого способа является невозможность работы газоперекачивающего агрегата от газотурбинного привода при отказе электропривода, что снижает надежность оборудования КС МГ.The disadvantage of this method is the inability of the gas pumping unit from the gas turbine drive in the event of a failure of the electric drive, which reduces the reliability of the equipment of the compressor station MG.
Наиболее близким аналогом к заявляемому решению является способ работы компрессорной станции магистрального газопровода (SU 1539396), включающий сжатие газа в параллельно подключенных компрессорах с газотурбинным приводом и электроприводом и подачу его в газопровод, где с целью повышения экономичности работы станции путем бесступенчатого регулирования ее производительности, изменение производительности станции в пределах производительности одного компрессора с электроприводом осуществляют изменением частоты вращения компрессоров с газотурбинным приводом при их числе производительности, а изменение диапазона регулирования осуществляют включением или отключением одного из компрессоров с электроприводом.The closest analogue to the claimed solution is the method of operation of the compressor station of the main gas pipeline (SU 1539396), comprising compressing gas in parallel-connected compressors with a gas turbine drive and electric drive and supplying it to the gas pipeline, where, in order to increase the efficiency of the station by continuously regulating its performance, changing station performance within the performance of one compressor with an electric drive is carried out by changing the speed of the compressors with a gas-turbine drive with their number of productivity, and changing the control range is carried out by turning on or off one of the electric compressors.
Недостатками этого способа являются повышенные затраты на электроэнергию при позонной тарификации, повышенное использование электроэнергии в пиковые периоды времени графиков электрических нагрузок объединенной энергосистемы.The disadvantages of this method are the increased cost of electricity during zone tariffication, increased use of electricity during peak periods of time of the graphs of electrical loads of the integrated power system.
Многие компрессорные станции газотранспортной системы Российской Федерации находятся вблизи линий электропередачи уже или могут быть переведены на электропривод. Однако у того и другого типов приводов имеются недостатки. К недостаткам газотурбинного привода относятся:Many compressor stations of the gas transmission system of the Russian Federation are located near power lines already or can be transferred to an electric drive. However, both types of drives have disadvantages. The disadvantages of a gas turbine drive include:
- низкий КПД равный 20-22%;- low efficiency equal to 20-22%;
- экологическое загрязнение окружающей среды оксидами азота и углекислым газом;- environmental pollution by nitrogen oxides and carbon dioxide;
- зависимость мощности и КПД двигателя от температуры наружного воздуха.- dependence of engine power and efficiency on the outside temperature.
Электроприводные газоперекачивающие агрегаты имеют ряд других недостатков:Electric gas pumping units have a number of other disadvantages:
- высокие цены на электроэнергию;- high electricity prices;
- использование нерегулируемых по частоте вращения электродвигателей.- the use of unregulated frequency of rotation of the electric motors.
Частично избежать их можно используя комбинированный привод компрессора (газотурбинный и электрический).They can be partially avoided by using a combined compressor drive (gas turbine and electric).
Задачей предлагаемого технического решения является снижение потребления энергоресурсов - электроэнергии из внешней электрической сети при повышении надежности энергоснабжения и ресурса газоперекачивающих агрегатов компрессорной станции.The objective of the proposed technical solution is to reduce the consumption of energy resources - electricity from an external electric network while increasing the reliability of energy supply and the resource of gas pumping units of the compressor station.
Поставленная задача решается тем, что в способе работы компрессорной станции магистральных газопроводов, газоперекачивающие агрегаты которой оснащены комбинированным типом привода - электроприводным и газотурбинным, при падении электрической нагрузки общей энергосистемы для газоперекачивающих агрегатов в качестве привода используют обратимый двигатель-генератор, оснащенный преобразователем частоты для работы в режиме двигателя и генератором - для работы в режиме выработки электроэнергии, соединенного с газовым компрессором через автоматическую центробежную расцепную муфту с силовым валом и валом компрессорного агрегата; при значительном увеличении электрической нагрузки объединенной энергосистемы используют газотурбинный привод, образующиеся отработанные газы направляют через газоход в котел-утилизатор для дальнейшей утилизации с целью получения тепловой энергии, при этом останов газотурбинного привода и пуск обратимого двигателя-генератора осуществляют синхронизировано.The problem is solved in that in the method of operation of the compressor station of the main gas pipelines, the gas pumping units of which are equipped with a combined type of drive - electric and gas turbine, when the electric load of the common power system drops for the gas pumping units, a reversible motor generator equipped with a frequency converter for operation in engine mode and generator - for operation in power generation mode, connected to a gas compressor through automatic pivoting arm centrifugal clutch with the power shaft and the shaft of the compressor unit; with a significant increase in the electric load of the combined power system, a gas turbine drive is used, the generated exhaust gases are sent through a gas duct to a waste heat boiler for further utilization in order to obtain thermal energy, while stopping the gas turbine drive and starting the reversible engine-generator are synchronized.
Технический результат состоит в разработке способа работы компрессорных станций магистральных газопроводов с целью экономии энергоресурсов - природного газа, затрачиваемого на собственные нужды компрессорной станции как ценного экспортного ресурса; выравнивании графиков электрических нагрузок и снижении себестоимости электроэнергии прилежащей энергосистемы, в том числе и АЭС.The technical result consists in developing a method for operating compressor stations of gas pipelines in order to save energy - natural gas spent on the compressor station's own needs as a valuable export resource; alignment of the schedules of electrical loads and reducing the cost of electricity of the adjacent power system, including nuclear power plants.
Заявляемый способ работы, когда электроэнергия на нужды основного оборудования компрессорной станции, в периоды падения графиков электрической нагрузки объединенной энергосистемы потребляется от АЭС, позволяет повысить загрузку атомных электрических станций в непиковые периоды времени, например в ночное время суток, выходные и праздничные дни, что влечет за собой снижение затрат на выработку электрической энергии и повышение коэффициента использования установленной мощности АЭС. Также повышается энергонезависимость объекта транспорта газа (компрессорной станции) от неблагоприятных воздействий, возникающих в системе энергоснабжения.The inventive method of operation, when the electricity for the needs of the main equipment of the compressor station, during periods of falling graphs of the electrical load of the combined power system is consumed from nuclear power plants, can increase the load of nuclear power plants at off-peak periods of time, for example at night, on weekends and holidays, which entails a reduction in the cost of generating electric energy and increasing the utilization of installed capacity of nuclear power plants. The energy independence of the gas transport facility (compressor station) from the adverse effects arising in the energy supply system also increases.
Оснащение обратимого двигателя- генератора преобразователем частоты позволяет получить ряд преимуществ:Equipping a reversible engine-generator with a frequency converter provides a number of advantages:
- возможна работа ГПА с регулируемой производительностью для оптимизации режима транспорта газа, благодаря чему снижается расход электроэнергии;- GPU can work with adjustable capacity to optimize the mode of gas transport, thereby reducing energy consumption;
- возможна передача избытка электроэнергии, вырабатываемой обратимым двигателем-генератором, другим электроприемникам компрессорного цеха (компрессорной станции), что снижает затраты на покупку и передачу электроэнергии.- it is possible to transfer excess electricity generated by a reversible engine-generator to other power receivers of the compressor shop (compressor station), which reduces the cost of purchasing and transmitting electricity.
Заявляемый способ может быть реализован для следующих типов компрессорных станций:The inventive method can be implemented for the following types of compressor stations:
- головных компрессорных станции,- head compressor stations,
- линейных компрессорных станций магистральных газопроводов,- linear compressor stations of gas pipelines,
- компрессорных станций подземных газовых хранилищ,- compressor stations of underground gas storages,
- дожимных компрессорных станций.- booster compressor stations.
Предлагаемое изобретение позволит обеспечить выработку электроэнергии при работе газотурбинного привода в пиковые периоды потребления электроэнергии на нужды компрессорной станции и прилежащей инфраструктуры, и экономию газа при работе электропривода, а так же повысить надежность основного оборудования компрессорной станции при внедрении второго привода.The present invention will allow for the generation of electricity during the operation of a gas turbine drive during peak periods of electricity consumption for the needs of the compressor station and adjacent infrastructure, and gas savings during the operation of the electric drive, as well as to increase the reliability of the main equipment of the compressor station when introducing the second drive.
Изобретение поясняется чертежами, представленными на Фиг. 1 - блок-схема газоперекачивающего агрегата и на Фиг. 2 - принципиальная схема работы газоперекачивающего агрегата, оснащенного комбинированным типом привода- газотурбинным и электроприводом.The invention is illustrated by the drawings shown in FIG. 1 is a block diagram of a gas pumping unit; and FIG. 2 is a schematic diagram of the operation of a gas pumping unit equipped with a combined type of drive — a gas turbine and an electric drive.
Блок-схема на Фиг. 1 состоит из трех блоков: блока газотурбинного привода, блока газового компрессора, блока обратимого двигателя-генератора.The block diagram of FIG. 1 consists of three blocks: a gas turbine drive block, a gas compressor block, a reversible engine-generator block.
Принципиальная схема работы газоперекачивающего агрегата, оснащенного комбинированным типом привода-газотурбинным и электрическим на Фиг. 2 выполнена в виде геометрических фигур в качестве обозначения элементов, связанных функциональными линиями.Schematic diagram of the operation of a gas pumping unit equipped with a combined drive-gas-turbine and electric drive type in FIG. 2 is made in the form of geometric shapes as a designation of elements connected by functional lines.
Позициями на чертеже обозначены:The positions in the drawing indicate:
1 - воздушный компрессор;1 - air compressor;
2 - камера сгорания;2 - a combustion chamber;
3 - газовая турбина;3 - gas turbine;
4 - газовый компрессор;4 - gas compressor;
5 - обратимый двигатель-генератор;5 - reversible engine generator;
6 - угловой редуктор;6 - angular gear;
7 - автоматические центробежные расцепные муфты;7 - automatic centrifugal couplers;
8 - вал газовой турбины;8 - a shaft of a gas turbine;
9 - котел-утилизатор;9 - waste heat boiler;
10 - газоход;10 - flue;
11 - силовой вал;11 - power shaft;
12 - вал газового компрессора.12 - shaft of the gas compressor.
Блок газотурбинного привода включает в себя воздушный компрессор 1, соединенный валом газовой турбины 8 с камерой сгорания 2 и газовой турбиной 3, на выходе которой установлен газоход 10, соединяющий газовую турбину 3 с котлом-утилизатором 9. С помощью силового вала 11 блок газотурбинной установки соединен автоматическими центробежными расцепными муфтами 7 с газовым компрессором 4.The gas turbine drive unit includes an
Блок обратимого двигателя-генератора включает в себя обратимый двигатель- генератор 5, оснащенный преобразователем частоты для работы в режиме двигателя и генератором - для работы в режиме выработки электроэнергии. Обратимый двигатель-генератор 5 соединен через автоматические центробежные расцепные муфты 7 силовым валом 12 и валом газового компрессора 12 с газовым компрессором 4 для работы в режиме электропривода. С блоком газотурбинной установки обратимый двигатель-генератор 5 соединяется через автоматические центробежные расцепные муфты 7 валом газовой турбины 8 и силовым валом 11 через угловой редуктор 6 для работы в режиме генератора.The reversible engine-generator unit includes a reversible engine-
Блок газового компрессора включает в себя газовый компрессор 4, соединенный с помощью вала газовой турбины 8 с блоком газотурбинного привода с одной стороны и соединенный с помощью вала газового компрессора 12 с блоком обратимого двигателя-генератора с другой.The gas compressor unit includes a
Предлагаемый способ работы позволяет осуществлять дальнейшую работу в нескольких режимах.The proposed method of operation allows further work in several modes.
1. Режим работы компрессорной станции при энергоснабжении газового компрессора от газотурбинной установки.1. The operating mode of the compressor station when powering a gas compressor from a gas turbine installation.
Воздух поступает на вход воздушного компрессора 1, который представляет собой роторную турбомашину с проточной частью, состоящей из вращающихся и неподвижных решеток. В воздушном компрессоре 1 нагнетаемый воздух сжимается в процессе действия силы инерции, которая возникает в процессе наличия вращательного движения, совершаемого лопатками колеса. Поток сжатого воздуха подается в камеру сгорания 2. При этом поток воздуха, идущий из компрессора, разделяется на два потока. Первый поток направляется к горелочным устройствам, куда также подается топливо (природный газ). При сжигании топлива образуются продукты сгорания топлива высокой температуры. К ним подмешивается более холодный воздух второго потока с тем, чтобы получить рабочие газы с допустимой для деталей газовой турбины 3 температурой.The air enters the
Полученный в результате химической реакции высокоэнергетический тепловой поток преобразуется в механическую работу за счет вращения струями рабочей газовоздушной смеси лопаток газовой турбины 3. Часть полученной энергии расходуется на привод воздушного компрессора 1. Остальная часть полученной энергии используется для привода газового компрессора 4. Отработанные газы направляются через газоход 10 в котел-утилизатор 9, установленный на выходе газовой турбины 3 для дальнейшей утилизации с целью получения тепловой энергии. Останов газотурбинной установки и пуск обратимого двигателя-генератора 5 осуществляется синхронизированно.The high-energy heat flow obtained as a result of a chemical reaction is converted into mechanical work due to the rotation of the blades of the gas turbine by the blades of the working gas-
2. Режим работы компрессорной станции при энергоснабжении газового компрессора от обратимого двигателя-генератора, работающего в режиме электропривода газового компрессора.2. The operating mode of the compressor station when the gas compressor is supplied with power from a reversible engine-generator operating in the electric compressor gas drive mode.
При работе газового компрессора в часы провала графиков электрической нагрузки общей энергосистемы с целью их выравнивания и экономии газа, как ценного экспортного ресурса, целесообразно привод газового компрессора осуществлять с помощью обратимого двигателя-генератора 5. Это особенно выгодно при многозонных тарифах, когда в ночные часы стоимость электроэнергии существенно ниже, чем в дневные часы.When the gas compressor is operating during the hours of failure of the graphs of the electrical load of the general energy system in order to equalize and save gas, as a valuable export resource, it is advisable to drive the gas compressor using a reversible engine-
Двигатель-генератор 5 в режиме электропривода газоперекачивающего агрегата работает следующим образом.The
Синхронный двигатель - генератор 5 состоит из ротора с полюсами, несущими обмотку возбуждения, и статора с трехфазной обмоткой. Ток возбуждения подводится к полюсам ротора через щитки и контактные кольца от внешнего источника постоянного тока. Магнитная связь между ротором и полем статора служит синхронизирующей силой. Ротор синхронного двигателя имеет кроме полюсов, еще коротко замкнутую асинхронную обмотку, с помощью которой осуществляется пуск двигателя. Возбуждение полюсов ротора включается после того, как ротор разовьет полную асинхронную частоту вращения. Синхронные двигатели работают с коэффициентом мощности, равным единице. В соответствии с принципом обратимости электрических машин синхронная машина может работать не только в режиме двигателя, но и в режиме генератора. Для того, чтобы перевести обратимый двигатель-генератор 5 в генераторный режим, надо увеличить вращающий момент со стороны первичного двигателя.Synchronous motor -
Принцип обратимости электрических машин заключается в следующем: если в обмотку якоря генератора подать ток от постороннего источника, то генератор будет работать в качестве двигателя, так как при этом электромагнитный момент машины будет оказывать не тормозящее действие, а вращающее.The principle of reversibility of electric machines is as follows: if a current is supplied to the winding of the generator armature from an extraneous source, the generator will work as a motor, since the electromagnetic moment of the machine will not have a braking effect, but a rotational one.
Объектом управления для обратимого двигателя-генератора 5 является газовый компрессор 4, на вход которого подводится газ. Повышение давления (компримирование) газа происходит за счет политропной работы сжатия компрессоров ГПА. Газовый компрессор, вращаемый обратимым двигателем-генератором 5, создает требуемое давление газа на выходе компрессорной станции.The control object for the reversible engine-
3. Режим работы компрессорной станции при выработке электроэнергии с помощью газотурбинной установки и двигателя-генератора, работающего в режиме генератора.3. The operating mode of the compressor station when generating electricity using a gas turbine unit and an engine generator operating in generator mode.
В нерабочие часы одного или нескольких газовых компрессоров 5 из установленных на компрессорной станции, выработка электроэнергии может осуществляться блоками газотурбинной установки и обратимого двигателя-генератора. При этом обратимый двигатель-генератор 5, соединенный при помощи автоматической центробежной расцепной муфты 7 с валом газовой турбины 8 и силовым валом 12 через угловой редуктор 9, способен вырабатывать электроэнергию на нужды компрессорной станции или близлежащего поселка (и в отдельных случаях отдавать электрическую энергию в сеть).During non-working hours of one or
Вал газовой турбины 8, силовой вал 11 и вал газового компрессора 12 соединяются друг с другом при помощи автоматических центробежных расцепных муфт 7, допускающих осевую подвижность, благодаря чему уменьшается осевое смещение при температурных деформациях. Угловой редуктор 6 позволяет повысить надежность и эффективность работы обратимого двигателя-генератора 5 за счет снижения угловых скоростей.The shaft of the
Известно, что в период снижения нагрузки газотурбинной установки существенно снижаются показатели их экономичности. Возможна частичная компенсация этого недостатка в летний период, когда (пока в большинстве российских энергосистем) наблюдается некоторый сезонный провал потребительской нагрузки, т.н. «ремонтная полка».It is known that during a period of decreasing the load of a gas turbine installation, their efficiency is significantly reduced. Partial compensation for this deficiency is possible in the summer, when (so far in most Russian energy systems) there is some seasonal failure of the consumer load, the so-called "Repair shelf".
Предлагаемый способ работы компрессорной станции магистральных газопроводов с использованием комбинированного привода (газотурбинного и электрического) имеет преимущества как перед известными аналогами, так и перед прототипом и обеспечивает энергопитание основного оборудования компрессорных станций как от газотурбинного привода, так и от электродвигателя. Привод газового компрессора в часы провала нагрузки осуществляется от электропривода. Электроэнергия при этом потребляется из сети. В часы пиковой нагрузки (рабочие дни в осенне-зимний период особенно) при высоких тарифах на электроэнергию работает газотурбинный привод. Так же, когда нет необходимости в работе компрессора, возможна работа по схеме ГТУ-компрессор с целью выработки электроэнергии. Также в рассматриваемой схеме предусмотрен котел - утилизатор для утилизации теплоты уходящих газов.The proposed method for operating a compressor station of gas pipelines using a combined drive (gas turbine and electric) has advantages over both known analogues and the prototype and provides power to the main equipment of compressor stations both from a gas turbine drive and from an electric motor. The gas compressor is driven from the electric drive during load failure hours. Electricity is consumed from the network. During peak hours (working days in the autumn-winter period especially), a gas turbine drive operates at high electricity tariffs. Also, when there is no need for a compressor, it is possible to work on a GTU-compressor scheme in order to generate electricity. Also in the scheme under consideration, there is provided a waste heat boiler for utilizing the heat of the flue gases.
Эффект от внедрения предлагаемого изобретения заключается:The effect of the implementation of the invention is:
1) в повышении коэффициента использования установленной мощности АЭС (действующих);1) to increase the utilization of installed capacity of nuclear power plants (existing);
2) в росте той доли АЭС, которая может быть введена в европейской части России по условиям базовой части графиков нагрузки;2) in the growth of the share of nuclear power plants that can be introduced in the European part of Russia under the terms of the base part of the load schedules;
3) в частичном вытеснении газа из систем газотранспортной системы (ГТС), как ценного экспортного ресурса.3) in the partial displacement of gas from the gas transmission system (GTS), as a valuable export resource.
4) в повышении надежности ГТС.4) to increase the reliability of the GTS.
5) В повышении надежности электроснабжения компрессорных станций и прилежащей инфраструктуры.5) In improving the reliability of power supply to compressor stations and the adjacent infrastructure.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015157208A RU2647742C2 (en) | 2015-12-29 | 2015-12-29 | Operation method of a compressor station of main gas pipelines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015157208A RU2647742C2 (en) | 2015-12-29 | 2015-12-29 | Operation method of a compressor station of main gas pipelines |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015157208A RU2015157208A (en) | 2017-07-05 |
| RU2647742C2 true RU2647742C2 (en) | 2018-03-19 |
Family
ID=59309295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015157208A RU2647742C2 (en) | 2015-12-29 | 2015-12-29 | Operation method of a compressor station of main gas pipelines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2647742C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU195774U1 (en) * | 2019-09-26 | 2020-02-05 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Шторм" | Generator set for auxiliary gas pumping unit |
| RU2726450C2 (en) * | 2018-05-25 | 2020-07-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Operating method of oil transfer station of main oil pipelines and installation for its implementation |
| RU2778421C1 (en) * | 2021-05-31 | 2022-08-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method for operation of a combined gas pumping set of the compressor station of a mains gas line |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110245863B (en) * | 2019-06-14 | 2023-01-17 | 东北大学 | Electrical combination system based on electrical conversion energy storage and online regulation and control method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU383859A1 (en) * | 1970-12-11 | 1973-05-23 | METHOD OF OBTAINING PEAK ELECTRIC ENERGY | |
| CH598535A5 (en) * | 1976-12-23 | 1978-04-28 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| SU1097816A1 (en) * | 1982-08-24 | 1984-06-15 | Vodyanitskij Vladimir P | Air-accumulating power station |
| RU2013615C1 (en) * | 1992-01-16 | 1994-05-30 | Валерий Игнатьевич Гуров | Gas-turbine expander unit operating on natural gas |
| EP0589960B1 (en) * | 1991-06-17 | 1997-01-02 | Electric Power Research Institute, Inc | Power plant utilizing compressed air energy storage |
-
2015
- 2015-12-29 RU RU2015157208A patent/RU2647742C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU383859A1 (en) * | 1970-12-11 | 1973-05-23 | METHOD OF OBTAINING PEAK ELECTRIC ENERGY | |
| CH598535A5 (en) * | 1976-12-23 | 1978-04-28 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| SU1097816A1 (en) * | 1982-08-24 | 1984-06-15 | Vodyanitskij Vladimir P | Air-accumulating power station |
| EP0589960B1 (en) * | 1991-06-17 | 1997-01-02 | Electric Power Research Institute, Inc | Power plant utilizing compressed air energy storage |
| RU2013615C1 (en) * | 1992-01-16 | 1994-05-30 | Валерий Игнатьевич Гуров | Gas-turbine expander unit operating on natural gas |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2726450C2 (en) * | 2018-05-25 | 2020-07-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Operating method of oil transfer station of main oil pipelines and installation for its implementation |
| RU195774U1 (en) * | 2019-09-26 | 2020-02-05 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Шторм" | Generator set for auxiliary gas pumping unit |
| RU2778421C1 (en) * | 2021-05-31 | 2022-08-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method for operation of a combined gas pumping set of the compressor station of a mains gas line |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015157208A (en) | 2017-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9140184B2 (en) | Supercharged combined cycle system with air flow bypass to HRSG and fan | |
| US9567913B2 (en) | Systems and methods to extend gas turbine hot gas path parts with supercharged air flow bypass | |
| CN104995376A (en) | Gas turbines in mechanical drive applications and operating methods | |
| RU2647742C2 (en) | Operation method of a compressor station of main gas pipelines | |
| CN103233819A (en) | Coupled gas turbine - inverter generator heat-power cogeneration system and cogeneration method | |
| US20130133335A1 (en) | Power Plant Line Having a Variable-Speed Pump | |
| US4594850A (en) | Combined cycle total energy system | |
| CN111663972A (en) | Arrange high-efficient heating system of secondary reheat unit in | |
| RU2564173C2 (en) | Turbo-expander generator unit and system for energy take-off of natural gas flow from gas pipeline | |
| CN208040649U (en) | A kind of heat power compressor and heat pump system | |
| RU2272938C1 (en) | Compressor station | |
| RU178735U1 (en) | AUTONOMOUS ELECTRIC UNIT | |
| CN204646329U (en) | The merit heat engine group of steam quality cascade utilization | |
| RU2740388C1 (en) | Operating method of compressor station of main gas pipelines with gas turbine and electric drive gas pumping units and gas turbine expander power plant | |
| RU96193U1 (en) | COMPRESSOR STATION OF THE GAS PIPELINE | |
| CN204511530U (en) | Unit is produced in the merit-Re-Electricity Federation of low pressure steam cascaded utilization of energy | |
| CN106655625A (en) | Generalized frequency conversion system with forepump | |
| CN208153278U (en) | A kind of heat power compressor and heat pump system | |
| CN207881277U (en) | A kind of serial power heat pump assembly | |
| RU2778421C1 (en) | Method for operation of a combined gas pumping set of the compressor station of a mains gas line | |
| RU168607U1 (en) | Pneumatic electric power generator | |
| EP2746554A2 (en) | Supercharged combined cycle system with air flow bypass to HRSG | |
| CN207715269U (en) | A kind of mixed power plant | |
| CN207715371U (en) | A kind of serial power handpiece Water Chilling Units | |
| CN107957148A (en) | A kind of serial power heat pump assembly and serial power heat pump control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181230 |