ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к области газовой промышленности, в частности к газоперекачивающим агрегатам (ГПА), и может быть использована при эксплуатации компрессорных станций (КС) магистрального газопровода (МГ). ГПА содержит газотурбинную установку (ГТУ), центробежный компрессор (ЦБК), включающий байпас газа между разгрузочной задуммисной полостью и камерой всасывания, систему регулирования уплотнения «масло-газ», систему подготовки топливного, пускового и импульсного газа.
Известны устройства байпаса газа из разгрузочной задуммисной полости в камеру всасывания ЦБК, направленные на обеспечение симметричности смешения основного и перепускаемого потоков газа и достижение равномерности распределения поля скоростей между ними при входе в рабочее колесо, в которых перепуск осуществляется через: трубопровод [Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины / Изд. 2-е перераб. - М-Л.: Машиностроение, 1964, 336 с., А.С. СССР №1455047, МПК F04D 17/08. Золотухин Ю.Г., Наконечный С.И. Центробежный компрессор / Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт компрессорного машиностроения; заявл. 02.02.1987; опубл. 30.01.1989.]; полость колена диффузора компрессора и кольцевой зазор между стенкой диафрагмы статорной части и покрывным диском рабочего колеса [А.С. СССР №324900, МПК F04D 17/08, F04D 29/42. Солопов Н.Я. Центробежный компрессор / заявл. 29.06.1970; опубл. 05.11.1979.]; коллектор в крышке корпуса и газоход [Патент РФ №2289729, МПК F04D 29/051, F04D 29/66 F04D 29/42. Горожанцев В.В., Логунов С.Б. Центробежный компрессор / ОАО Научно-производственное объединение «Искра»; заявл. 04.11.2005; опубл. 20.12.2006.]; разделительное ребро с внутренней полостью и газоход [Патент РФ №2338095, МПК F04D 17/12, F04D 29/051, F04D 29/66 F04D 29/42. Горожанцев В.В., Касьянов С.В., Ризнык Р.С. Центробежный компрессор / ОАО Научно-производственное объединение «Искра»; заявл. 30.01.2007; опубл. 10.11.2008.].
Общий недостаток устройств заключается в низких значениях КПД и величины политропной работы сжатия из-за неэффективной циркуляции уже компримированного газа в сменной проточной части (СПЧ) ЦБК.
Наиболее близким устройством (прототип) является соединение трубопроводом разгрузочной задуммисной полости ЦБК с системой подготовки топливного газа (СПТГ) для снижения неэффективной циркуляции газа в СПЧ, обеспечения работы привода ГПА и экономии электроэнергии, затрачиваемой на работу электрического взрывозащищенного подогревателя газа в СПТГ [Патент РФ №2438044, МПК F04D 25/02. Голдобин С.М., Голдобин А.С., Некрасов А.В. Газоперекачивающий агрегат / ОАО Научно-производственное объединение «Искра»; заявл. 09.01.2010; опубл. 27.12.2011.].
Недостатком прототипа является полный отказ от байпаса из разгрузочной задуммисной полости в камеру всасывания ЦБК, вместо которого предлагается осуществлять перепуск газового потока по трубопроводу в СПТГ. Это решение обосновано авторами прототипа результатами моделирования отбора топливного газа, на основании которых сделаны выводы о достаточности количества газа для использования его в качестве топливного и неизменности влияния газодинамических сил на вал ЦБК. Однако, исходя из опыта эксплуатации, анализ данных по вибродиагностике и результаты суммарной наработки ЦБК на отказ показывают, что даже современные торцевые газодинамические уплотнения, применяемые при реконструкции компрессорных цехов, не компенсируют в полной мере воздействия осевых напряжений на вал ЦБК. Отсутствие байпаса газа исключает возможность оперативного вмешательства в изменения технологических параметров (температуры и давления) во всасывающей камере ЦБК, а также может привести к увеличению перепада давления в уплотнениях «масло-газ» и уносу масла из маслосборных полостей в газопровод, что может стать причиной инцидента или аварийной ситуации.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели являются: снижение неэффективной циркуляции газа в СПЧ ЦБК; повышение КПД за счет уменьшения температуры газа во всасывающей камере ЦБК и снижения эксплуатационных затрат на сжатие; обеспечение подогрева поступающего в аккумулятор масла в период суточных и сезонных колебаний температуры окружающего воздуха; обеспечение подогрева газа, поступающего на собственные технологические нужды (СТН), в требуемом температурном диапазоне перед входом в блок топливного и пускового газа (БТПГ).
Технический результат достигается тем, что в действующий байпас газа между разгрузочной задуммисной полостью и камерой всасывания ЦБК врезают дополнительные контуры, в качестве которых используют газопроводы для отвода газа, соответствующего по своим параметрам (давление и температура) компримированному газу, в линии перепуска газа в нагнетательный газопровод, подогрева масла и газа, поступающего на СТН. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предложенного ГПА, на фиг. 2 - продольный разрез ЦБК Н235-21-1.
Пример 1. ГПА (№31 КС-19А «Шаран») содержит ГТУ 1, полнонапорный ЦБК (Н235-21-1) 2, включающий байпас газа 3 между разгрузочной задуммисной полостью 4 и камерой всасывания 5, систему регулирования уплотнения «масло-газ» 6, БТПГ 7, в котором поступающий по газопроводу 8 газ на СТН разделен на три потока: топливный 9, пусковой 10 и импульсный газ 11. К ЦБК подведены всасывающий 12 и нагнетательный 13 газопроводы.
1
2
В действующий байпас газа 3 (газопровод DN 50×6, PN 16) врезаны дополнительные контуры 14 и 15, которые на фиг. 1 выделены сплошной жирной линией. Дополнительные контуры 14 и 15 представляет собой два участка газопровода (DN 50×6, PN 16, L=20 м, L=150 м), в которые врезана трубопроводная арматура (ТПА) - два шаровых крана 16 и 17 (DN 50, PN 16) производства Алексинского завода «Тяжпромарматура» (АЗТПА). Подключение к действующим линиям осуществлено через два сварных равнопроходных тройника (DN 50×6 - 50×6, PN 16,0) и два сварных неравнопроходных тройника (DN 50×6 - 150×6, DN 50×6 - DN 1000×6, PN 16,0).
3
Для подогрева масла использован промышленный кожухотрубчатый теплообменник 18 (DN 150, PN 16) производства ОАО «Волгограднефтемаш», ТПА - шаровые краны 19, 20, 21 (DN 100, PN 16) производства АЗТПА и трубопровод 22 (DN 100, PN 16, L=30 м), врезанный в линию действующего маслопровода 23 системы регулирования уплотнения «масло-газ» 6.
Благодаря подключению дополнительных контуров действующий байпас газа сохраняет свою основную функцию, заключающуюся в компенсации воздействия осевых нагрузок на вал ЦБК. При этом в зависимости от условий эксплуатации имеется возможность снижения неэффективной циркуляции газа в СПЧ ЦБК путем перепуска газа из действующего байпаса газа 3 в нагнетательный газопровод 13, газопровод подогрева масла 15 для обеспечения устойчивой работы торцевых уплотнений в период суточных и сезонных колебаний температуры окружающего воздуха, а также на вход в БТПГ 7 в газопровод для СТН 8. Основные технические параметры эксплуатации оборудования БТПГ приведены в табл. 1.
Полезная модель может найти широкое применение в газовой промышленности при эксплуатации основного оборудования КС.