Яковец А. В.

Донецкий национальный технический университет, Украина

Обзор перспективных решений по проектированию компрессорных станций

В настоящее время поставляются комплексные системы автоматического управления (КСАУ), которые обеспечивают управление узлом подключения, газоперекачивающими аппаратами (ГПА), аппаратами воздушного охлаждения газа (АВОГ), установками подготовки топливного и импульсного газа, котельной, электрооборудованием. Программно-технические средства (ПТС) КСАУ унифицированы и имеют одного поставщика, включая локальные интеллектуальные станции и низковольтные комплексные устройства. В целом концепция и структурная схема автоматизированной системы управления (АСУ ТП) соответствует современным требованиям. Однако, возможность прямого управления ГПА из центрально-диспетчерского пункта, минуя диспетчерский пункт КС, не рассматривается в проектах. Не решены задачи комплексов оптимизации; эти системы существуют автономно, параллельно и независимо от АСУ ТП КС. Проектируются АСУ электроснабжением, использующие ПТС. Параллельно и независимо формируются и другие подсистемы: система диагностики и контроля объекта и тп. Таким образом, АСУ ТП КС не может считаться полностью интегрированной.

Необходимо более четко применить требование к генплану КС об отделении от компрессорного цеха (КЦ) объектов обслуживания линейной части и объектов подсобного хозяйства.

В настоящее время имеется необходимость для дальнейшего развития проектных решений, которые можно сформулировать в виде концепции «модульной» КС.

Понятие «модульный объект» имеет употребление в двух значениях.

В общепринятом смысле подразумевается формирование промышленного объекта из технологических модулей, которые способны обеспечивать определенный диапазон параметров назначения и которые можно строить и вводить в эксплуатацию последовательно и самостоятельно.

В зарубежной практике модульная концепция наиболее полно используется при строительстве электростанций и заводов сжижения природных газов. Это позволяет вводить в строй мощные электростанции (например, парогазовые блоки мощностью 400-500 МВт и более) за 1,5 года.

В более узком смысле понятие «модульный КЦ» и «модульный ГПА» обозначают агрегатный принцип формирования оборудования и систем, т.е. ГПА включает в себя АВОГ, пылеуловитель и вспомогательные системы.

Модульная концепция для КС, как в широком, так и в узком смысле, не является принципиально новой, т.к. ее элементы давно и успешно используются. В данном случае имеется в виду развитие принципа на базе нового технологического оборудования.

Рекомендуется «бесшлейфовая» компоновка КЦ и модульная компоновка ГПА, которые имеют следующие особенности и преимущества:

- экономия трубопроводов большого диаметра (0,5-1,0 км);

- сокращение площади застройки;

- экономия энергозатрат на сжатие газа (до 1,5 %) за счет сокращения протяженности технологических трубопроводов;

- сокращение арматуры (краны Dy 400), что обеспечивается возможностью отключения АВОГ совместно с ГПА;

- сокращение «горячих» трубопроводов КС и дожимных КС большого диаметра, это улучшает конструктивную надежность и безопасность трубопроводов;

- не требуется САУ установки охлаждения (решается в составе САУ ГПА);

- сокращается количество контрольно-технических пунктов за счет объединения систем электроснабжения ГПА и АВОГ;

- сокращается влияние ветра на эффективность АВОГ (исследования ГИДРОАЭРОЦЕНТРа показывают, что отключение вентиляторов одного АВОГ может приводить к нагреву газа в других за счет обратных потоков воздуха);

- обеспечивается возможность диагностики технического состояния АВОГ, которая отсутствует при цеховой компоновке;

- обеспечивается возможность восстановления параметров АВОГ за счет промывки;

- обеспечивается равномерное распределение потоков газа по модулям;

- упрощается решение зимних проблем;

- улучшаются условия обеспечения газо- и пожаробезопасности АВОГ;

- упрощаются условия техобслуживания и ремонта трубопроводов (включая внутренний осмотр);

- улучшается межцеховое взаимное резервирование ГПА: при ограничении скорости газа 15 м/с по трубопроводу Ду 1000 можно «передать» между цехами 50-60 млн. куб. м газа;

- существенно улучшаются условия запуска и загрузки ГПА;

- увеличивается (на 3-5 %) зона работы противопомпажного регулирования за счет байпасирования охлажденного газа;

- мировой опыт: преимущественного модульная компоновка;

- некоторое увеличение количества АВОГ – это практически единственный недостаток модульной компоновки, однако, общая стоимость КЦ сокращается.

Ангарная компоновка – индивидуальное укрытие ГПА без разделительной стенки и единым помещением газотурбинной установки (ГТУ) и центробежным компрессором. Несущие конструкции ангара (укрытия) и рамы ГПА имеют раздельные фундаментальные опоры. ГТУ размещается в теплошумоизолирующем кожухе с принудительной вентиляцией.

- ангарная компоновка создает благоприятные условия для перспективной модернизации;

- современный газотурбинный привод – сложный продукт «высоких технологий» и требует квалифицированных условий для квалифицированного обслуживания (оперативного, диагностического, ремонтно-технического). Современный газовый компрессор – также продукт «высоких технологий» (высокооборотная аэродинамически совершенная машина, «сухие» газодинамические уплотнения, магнитные подшипники), т.е. ГПА является автоматизированным, но периодически обслуживаемым объектом; требуется определенный объем техобслуживания, который эффективнее и безопаснее выполнить в благоприятных условиях для персонала и оборудования в частности: пуско-наладка в начале эксплуатации и после ремонта; контроль, замена и модернизация датчиков; замена «навесных» агрегатов; контроль качества масла и маслосистемы; бороскопический осмотр «горячей части» ГТУ; контроль «сухих» газодинамических уплотнений; контроль системы «магнитного подвеса» роторов; замена смена проточных частей; замена газотурбинного двигателя и его элементов;

Таким образом, ангарная компоновка ГПА является наиболее оптимальным решением для современных ГПА с газотурбинным приводом.