Газоперекачивающие агрегаты

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение  
высшего профессионального образования  
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

 

Кафедра «Сооружение и ремонт нефтегазопроводов и газонефтехранилищ»

 

 

Курсовой проект

на тему

«Газоперекачивающие агрегаты»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент группы МСТ-31-11-01                                           ________________Янтурин А.С.

                                                      (подпись, дата)

Доцент                                                                                       ______________Коновалов Н.И.

                                                                                                     (подпись, дата)

Уфа – 2012

 

Оглавление

Введение                                                                                                                                  3

Газоперекачивающие агрегаты                                                                                             4

Факторы, влияющие на ускорение  в строительстве компрессорных  станций                 5        Предпосылки создания блочно-контейнерного газоперекачивающего агрегата с авиаприводом                                                                                                                          9

Схема ГПА                                                                                                                             13

Газоперекачивающие агрегаты серии «УРАЛ»                                                                 16

Газоперекачивающий агрегат  ГПА-16Р «Уфа»                                                                 19

Зарубежный опыт применения газоперекачивающих агрегатов  с авиаприводом                          23

Заключение                                                                                                                            24

Список литературы                                                                                                               25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Значительное увеличение объемов добычи и транспортировки газа в нашей стране является одной из важных народнохозяйственных задач. Решение этой задачи связано с необходимостью быстрого увеличения числа и мощности компрессорных станций, сокращения сроков их строительства.

В нашей стране впервые созданы  и успешно эксплуатируются газоперекачивающие агрегаты с приводом авиационного типа. Примечательно то, что в качестве привода этих агрегатов применены двигатели, отработавшие ресурс в авиации. Это позволило при создании Привода использовать в его конструкции большую часть сложных узлов и деталей авиационного двигателя и тем самым сэкономить значитёльное количество жаропрочных никелесодержащих легированных сплавов. Перевод работы авиационного двигателя вместо керосина на природный газ, потребовал проведения большого комплекса научно-исследовательских и инженерно-конструкторских работ по отработке камеры сгорания, свободной турбины, топливных агрегатов и системы автоматического регулирования.

Создание впервые в  отечественной практике на базе авиационных двигателей легких, мобильных газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении явилось значительным творческим вкладом в развитие базовой промышленности, позволившим осуществить кардинальный пересмотр традиционных технических решений в области применения газотранспортного оборудования на базе создания качественно новой техники, ускорить строительство компрессорных станций и тем самым значительно расширить сеть магистральных газопроводов и повысить их производительность.

Первые промышленные отечественные  агрегаты с авиационным приводом начали эксплуатироваться в 1974 г. За это время накоплен немалый производственный, строительный и эксплуатационный опыт, который в совокупности с практикой эксплуатации имеющихся в нашей стране зарубежных газоперекачивающих агрегатов с приводом авиационного типа бесспорно представляет интерес для широкого круга специалистов машиностроения и специалистов газовой промышленности.

      Газ должен быть доставлен потребителям самым оптимальным и экономически эффективным путем с соблюдением все возрастающих требований по повышению надежности и безопасности поставок. Он транспортируется по магистральным газопроводам под высоким давлением (от 50 до 75 кг/см2).

 

Газоперекачивающий  агрегат   (ГПА) (a. gas pumping plant; н. Gasverdichteranlage, Gaskompressor, Gasverdicht eraggregat; ф. groupe de pompage de gaz; и.grupo de bombeo de gases) - предназначен для компримирования природного газа на компрессорных станциях газопроводов и подземных хранилищ.

      ГПА состоит из нагнетателя природного газа, привода нагнетателя, всасывающего и выхлопного устройств (в случае газотурбинного привода), систем автоматики, маслосистемы, топливовоздушных и масляных коммуникаций и вспомогательного оборудования. ГПА различают: по типу нагнетателей - поршневые газомоторные компрессоры (газомотокомпрессоры) и ГПА c центробежными нагнетателями; по типу привода - ГПА c газовым двигателем внутреннего сгорания (газомоторные двигатели), c газотурбинным приводом, c электроприводом. ГПА c газотурбинным приводом, в свою очередь, подразделяются на агрегаты co стационарной газотурбинной установкой и c приводами от газотурбинных двигателей авиац. и судового типов

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Факторы, влияющие на ускорение в строительстве компрессорных станций

Создание впервые в отечественной  практике на базе авиационных двигателей легких, мобильных газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении явилось значительным творческим вкладом в развитие газовой промышленности, позволившим осуществить: ввод ускоренными темпами (в 2-3 раза быстрее стационарных) компрессорных станций с этими агрегатами, что определило высокие темпы вывода газопроводов на проектную мощность и позволило ликвидировать «узкие» места в единой системе газоснабжения страны;

высокую степень надежности работы агрегатов с авиаприводом при любых наружных температурных условиях;

возможность отказаться от строительства фундаментальных корпусов и капитальных сооружений;

значительную экономию дорогостоящих  легированных никеле - и титаносодержащих металлов;

транспортировку блоков агрегатов  в полной заводской готовности железнодорожным, автомобильным и воздушным транспортом в труднодоступные районы.

Рост протяженности газовых  магистралей, связанный с перемещением сырьевой базы отрасли в труднодоступные места Западной Сибири, резко усложнил сооружение и ввод в эксплуатацию магистральных газопроводов и особенно компрессорных станций, которые всегда являлись «узким» местом при строительстве и выводе газопроводов на проектную мощность. Причина заключалась в том, что строительство компрессорных станций основывалось на использовании главным образом стационарных газотурбинных установок, создание и развитие которых базировалось на применении металлоемких газотурбинных приводов, неполно напорных нагнетателей, толстостенных литых корпусов, тяжелых роторов барабанного типа, а для подшипников скольжения требовалось большое развитое маслохозяйство.

Изложенные причины длительности строительства компрессорных станций  со стационарными агрегатами и трудность  их обслуживания показали, что ускорение  строительства компрессорных станций  и, тем самым, повышение эффективности  транспортировки газа, возможно только благодаря созданию качественно новой техники.

В результате проведенных  работ был создан газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-6,3 в блочно-контейнерном исполнении мощностью 6,3 тыс. кВт с приводом от газотурбинного двигателя авиационного типа со свободной турбиной. Основа конструкции привода этого газоперекачивающего агрегата — двигатель, отработавший ресурс в авиации.

Первые промышленные агрегаты с авиационным приводом уже в сентябре 1974 г. начали работать на Красноармейской и Бурдыгинской компрессорных станциях газопровода Оренбург—Куйбышев, а в конце 1974 г. и на Оханской компрессорной станции газопровода Нижняя Тура—Пермь—Горький—Центр. В 1977 г., т. е. на четвертом году эксплуатации, агрегаты ГПА-Ц-6,3 достигли и превзошли по ряду показателей надежности стационарные газотурбинные машины.

В короткие сроки агрегаты с авиаприводом, благодаря их высоким положительным качествам (блочная компоновка, малая масса, удобства транспортировки, простота монтажа и эксплуатации, высокая надежность в работе), нашли широкое применение в газовой промышленности. В настоящее время на 55 компрессорных станциях находятся в эксплуатации 290 таких агрегатов (рис. 1). Кроме того еще на 15 компрессорных станциях 60 агрегатов находится в монтаже и 40 агрегатов проходят пуско-наладочные работы.

Строительство компрессорных  станций со стационарными агрегатами суммарной мощностью 40—50 тыс. кВт по существующим нормам занимает 16—19 мес., а трудозатраты достигают 120 тыс. чел/дней. Это вполне объяснимо, так как компрессорная станция со стационарными агрегатами представляет собой промышленное предприятие со сложным комплексом взаимосвязанных производственным процессом зданий, сооружений, машин, установок, запорной арматуры и коммуникаций с соответствующим технологическим и энергетическим оборудованием. Типовая компрессорная станция со стационарными агрегатами включает компрессорный цех, Который размещается в двухпролетном фундаментальном здании/Компрессорный цех представляет собой двухэтажное здание, на первом этаже которого располагается маслохозяйство газоперекачивающих агрегатов с баками, холодильниками, насосами, а на втором этаже— газоперекачивающие агрегаты (газотурбинные установки, нагнетатели и другое технологическое оборудование).

Естественно, что для возведения таких зданий и монтажа тяжеловесного  оборудования нужны значительные строительные отряды и сложная строительная техника, а для обслуживания компрессорных станций требуется большой обслуживающий персонал. В свою очередь для людей требуется строительство жилых домов и объектов культурно-бытового назначения. А все это сооружать на Севере и в Сибири сложно и дорого.

Большой объем строительно-монтажных  работ на компрессорных станциях со стационарными агрегатами приводит к тому, что ввод в эксплуатацию компрессорных станций отстает от ввода магистральных газопроводов, в результате значительно задерживается вывод газопровода на проектную мощность. Внедрение же газоперекачивающих агрегатов с авиаприводом в связи с тем, что они изготавливаются в контейнерном варианте и в полной заводской готовности, не требует строительства громоздких зданий и сокращает сроки строительства и ввод в эксплуатацию компрессорных станций с такими агрегатами в 2,5—3 раза.

Созданию агрегатов ГПА-Ц-6,3 с газотурбинным приводом авиационного типа предшествовало проведение значительного объема научно-исследовательских, конструкторских и доводочных работ по созданию авиационного привода на базе авиационных двигателей, выработавших ресурс на самолетах.

Был заново спроектирован  и доведен газотурбинный привод НК-12СТ со свободной турбиной на базе двигателя НК-12МВ. Большие конструктивные доработки и научно-исследовательские работы были проведены по узлам турбины газогенератора, камеры сгорания и топливно-регулирующей аппаратуры, что позволило перевести работу двигателя с керосина на газ. Была вновь разработана свободная турбина, обеспечивающая работу нагнетателя природного газа и дающая возможность широкого обеспечения диапазона регулирования его оборотов. При этом при проектировании двигателя был заложен принцип максимальной унификации с базовым авиационным двигателем, что позволило использовать при изготовлении двигателей НК-12СТ основные узлы и детали серийных авиационных двигателей. Это дало возможность в короткие сроки изготовить опытные экземпляры двигателей, затратить минимальное время на их доводку.

Применение авиационных  двигателей в качестве приводов в  газоперекачивающих агрегатах позволило  впервые в стране организовать принципиально  новый, технологически отработанный их ремонт на заводах-изготовителях, а не на компрессорных станциях, что дало возможность сократить в 3—4 раза сроки капитального ремонта по сравнению со стационарными газотурбинными приводами и значительно улучшить качество ремонта. Кроме того, отпала необходимость организации ремонтных мастерских на компрессорных станциях и значительно уменьшился штат обслуживающего персонала, что особенно важно для труднодоступных северных районов прохождения газопроводов.

Тот факт, что создание авиапривода для агрегатов ГПА-Ц-6,3 было предусмотрено на базе авиационного двигателя, обеспечило его высокую надежность и большую экономическую эффективность от внедрения в народное хозяйство.

Достаточно сказать, что  межремонтный ресурс авиапривода доведен в 1975 г. с 4 тыс. до II тыс. ч в настоящее время, а общетехнический ресурс — до- 33 тыс. ч. Лидерные двигатели в составе агрегата наработали без ремонта до 30 тыс. ч, что дает возможность, дальнейшего увеличения их ресурса.

Незначительная масса авиапривода по сравнению с газотурбинным приводом стационарного агрегата (3,5 и 46,5 т соответственно) позволяет в 3—5 раз быстрее выводить агрегат на рабочий режим во время запуска и значительно сокращать расход пускового газа и время прогрева авиапривода. Конструкция отечественного авиапривода позволяет обеспечивать его запуск: и надежную работу при любых температурах окружающего воздуха (от —50 до + 45 °С).