ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩАЯ КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА

Предлагаемая полезная модель относится к конструкции газоперекачивающей станции магистрального газопровода, предназначенной для обеспечения транспортировки природного газа по магистральному газопроводу.
Наиболее близкой к предлагаемой по количеству существенных признаков является газоперекачивающая компрессорная станция магистрального газопровода (КС), включающая электроприводной газоперекачивающий агрегат с компрессором природного газа, снабженного электроприводом, блоком фильтров и трубопроводом для отбора буферного газа, установку очистки газа, установку для подготовки газа на собственные нужды КС, узел подключения КС, установку приема-запуска очистных устройств и блок управления, входы которого соединены с датчиками режимов работы КС, а выходы - с соответствующими блоками и с электроприводом компрессора, а также вспомогательное оборудование [Газовое оборудование, приборы и арматура: Справочное пособие / Под ред. Н.И.Рябцева - 3е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1985. - 527 с. - С.334-339].
Описанная газоперекачивающая компрессорная станция магистрального газопровода включает газоперекачивающие агрегаты с компрессорами природного газа, снабженными электроприводами с нерегулируемым числом оборотов. Поэтому для работы такой КС необходимо применение согласующего с компрессором газа редуктора (мультипликатора) и установка валов компрессоров в подшипниках, а также использование уплотнений сложных конструкций. Кроме того, недостаток описанной компрессорной станции состоит в невозможности обеспечения оптимальных режимов транспорта газа в условиях переменных нагрузок по газопроводу, что существенно повышает себестоимость транспортировки газа. Так, например, при минимальном режиме компрессор описанной КС продолжает работать с постоянной частотой вращения при этом бесполезно расходуется значительное количество электроэнергии, а, кроме того, обслуживание такой КС требует значительных затрат на текущие, плановые и другие ремонты, поскольку в процессе работы компрессора даже на минимальных режимах происходит износ трущихся деталей и узлов-подшипников, валов, уплотнений.
В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача создания такой газоперекачивающей компрессорной станции магистрального газопровода, которая была бы более экономичной в эксплуатации за счет создания оптимальных режимов транспорта газа в условиях переменных нагрузок по газопроводу. Поставленная задача решается в предлагаемой КС путем создания условий для применения в ее конструкции электроприводов с регулируемым числом оборотов, магнитных подшипников и сухих газодинамических уплотнений.
Предлагаемая, как и известная газоперекачивающая компрессорная станция магистрального газопровода (КС), включает электроприводной газоперекачивающий агрегат с компрессором природного газа, снабженного электроприводом, блоком фильтров и трубопроводом для отбора буферного газа, установку очистки газа, установку для подготовки газа на собственные нужды КС, узел подключения КС, установку приема-запуска очистных устройств и блок управления, входы которого соединены с датчиками режимов работы КС, а выходы - с соответствующими блоками и с электроприводом компрессора, а, согласно предлагаемой полезной модели, электропривод компрессора природного газа выполнен в виде частотно-регулируемого, высокоскоростного электропривода с асинхронным двигателем, соединенного с блоком управления, КС дополнена коллектором буферного газа, который подключен к трубопроводу отбора буферного газа с блоком фильтров газоперекачивающего агрегата, а валы газоперекачивающего агрегата установлены в магнитных подшипниках и снабжены сухими газодинамическими уплотнениями, соединенными трубопроводами с коллектором буферного газа.
Частотно-регулируемый привод в предлагаемой газоперекачивающей компрессорной станции магистрального газопровода - это система управления частотой вращения ротора асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Названная система состоит из асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и частотного преобразователя. Частотный преобразователь - это устройство, состоящее из выпрямителя, преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный и инвертора, преобразующего постоянный ток в переменный требуемых частоты и амплитуды. Выходные тиристоры (GTO) или транзисторы (GBT) обеспечивают необходимый ток для питания электродвигателя.
Использование для работы компрессора природного газа частотно-регулируемого высокоскоростного электропривода и размещение валов газоперекачивающего агрегата в магнитных подшипниках и в сухих газодинамических уплотнениях позволило:
- исключить из конструкции КС редуктор (мультипликатор),
- исключить применение в агрегате подшипников и сложных уплотнений, что дало возможность уменьшить габариты и увеличить КПД механической части агрегата во всем рабочем диапазоне;
- исключить системы маслоснабжения и охлаждения масла,
- исключить расходы на пополнение масла в процессе эксплуатации, повысить пожаробезопастность КС;
- существенно снизить механический износ валов, благодаря отсутствию в «сухом» агрегате механического контакта вращающихся частей, что повысило и ресурс, и надежность службы агрегата при минимальном объеме технического обслуживания. Срок службы при этом ограничивается только процессами старения конструкционных материалов;
- исключить дросселирование газа при регулировании рабочих режимов агрегата;
- реализовать оптимальные режимы транспортировки газа по газопроводу в динамике и, следовательно, повысило экономичную эффективность КС;
- комплексно автоматизировать систему транспорта газа, тем самым снижая фонд заработной платы и количество обслуживающего и дежурного персонала, создать условия для внедрения малолюдных технологий при транспортировке газа и существенно снизить влияние «человеческого фактора» на работу системы.
Авторами при проведении патентных исследований при подготовке настоящей заявки не выявлены конструкции газоперекачивающих станций магистральных газопроводов, которые бы содержали указанную в формуле этой полезной модели совокупность существенных признаков. Поэтому можно сделать вывод о том, что предлагаемое решение соответствует критерию полезной модели "новизна".
Каждый из признаков, включенных в совокупность существенных признаков, описывающих предлагаемую газоперекачивающую станцию магистрального газопровода, известен на сегодняшний день. Учитывая изложенное, а также то, что предлагаемая газоперекачивающая станция магистрального газопровода может быть использована во многих отраслях народного хозяйства, в частности, для транспортирования природного газа, можно сделать вывод о том, что предлагаемое решение соответствует критерию полезной модели «промышленная применимость».
Новый результат, получаемый при использовании предлагаемого решения состоит, прежде всего, в возможности создания оптимальных режимов транспортировки газа в условиях перекачки переменных объемов газа по газопроводу за счет применения в ее конструкции электропривода с регулируемым числом оборотов, магнитных подшипников и сухих газодинамических уплотнений.
На чертеже схематически показана предлагаемая газоперекачивающая компрессорная станция магистрального газопровода.
Предлагаемая газоперекачивающая компрессорная станция магистрального газопровода (КС) предназначена для транспортировки природного газа по магистральному газопроводу 1. КС содержит несколько агрегатов 2 /АГ/ с электроприводами и компрессорами природного газа, блоком фильтров и трубопроводом для отбора буферного газа. Каждый электропривод выполнен частотно-регулируемым высокоскоростным с асинхронным двигателем, а валы каждого агрегата 2 установлены в магнитных подшипниках и снабжены сухими газодинамическими уплотнениями /не показано/. В качестве такого привода может быть использован привод 1TA2832-4AU01-Z [Двигатель высокоскоростной асинхронный 1TA2832-6AT01-Z и 1TA2832-4AU01-Z. Руководство по эксплуатации. СЭ01.00.00.00.000 РЭ]. КС кроме того, включает установку 3 очистки газа /ОГ/, установленную перед агрегатом 2, установку 4 для подготовки газа на собственные нужды /СН/ КС, узел подключения КС 5, установку приема-запуска очистных устройств 6 /ОУ/ и блок управления /не показан/. Входы блока управления соединены с датчиками режимов работы КС (температуры, давления), а выходы - с соответствующими узлами КС и с электроприводом компрессора каждого агрегата 2. В состав КС также входит коллектор буферного газа 7, установленный подземно и подключенный к выходному трубопроводу газоперекачивающего агрегата 2 /не показано/, а валы газоперекачивающего агрегата 2 установлены в магнитных подшипниках и снабжены сухими газодинамическими уплотнениями /не показаны/, соединенными трубопроводами с коллектором буферного газа 7.
Предлагаемая электроприводная компрессорная станция работает так:
Газ из магистрального газопровода 1 поступает в установку очистки газа 3, где очищается от примесей и направляется в компрессорный цех /не показано/. Часть газа идет в установку для подготовки газа на собственные нужды КС 4, а затем потребителям. Отсепарированный в установке 3 конденсат направляется в емкость сбора конденсата, а затем - в емкость хранения и на утилизацию /не показано/, что улучшает экологическую обстановку в районе КС.
Наличие на КС электроприводов, выполненных частотно-регулируемыми высокоскоростными с асинхронными двигателями, обеспечивает оптимальный, наиболее эффективный выбор и реализацию оптимальных параметров транспортировки газа по магистральному газопроводу 1.
Так как в компрессорных агрегатах применены сухие газодинамические уплотнения, газ для их стабильной работы (буферный газ) отбирается из выходного трубопровода агрегата 2 и после нагнетательного крана /не показано/ подается на сухие газодинамические уплотнениям по трубопроводам из коллектора буферного газа 7, что обеспечивает поддержание в сухих газодинамических уплотнениях оптимального давления.
В процессе прокачки природного газа по магистральному газопроводу 1 возникают изменения в транспортируемых объемах газа, что требует и соответствующих изменений числа оборотов электропривода компрессора. Наличие же на КС компрессора с частотно-регулируемым высокоскоростным электроприводом с асинхронным двигателем и блока управления, позволило создать и поддерживать оптимальные режимы транспортировки газа в условиях переменных нагрузок по магистральному газопроводу 1.