3.3.2. Компрессорные станции с центробежными газотурбинными гпа

На газопроводах большой пропускной способности (более 5000 млн. м³/год) для компримирования газа применяют центробежные нагнетатели, подача которых в настоя-щее время достига­ет 35 млн. м³/сут.

По сравнению с поршневыми компрессорами центробежные нагнетатели имеют ряд преимуществ. Это, прежде всего, компакт­ность и высокая производительность, простота конструкции, малое количество трущихся деталей и отсутствие возвратно-поступательных движений, равномерная подача газа и более бла­гоприятные условия автоматизации.

Центробежные нагнетатели выполняются, как правило, в виде одноступенчатой турбомашины с осевым подводом газа к консольно расположенному рабочему колесу.

В центробежных нагнетателях вращающимся рабочим коле­сом газу сообщается большая скорость с последующим преобразо­ванием кинетической энергии потока в рабо-ту сжатия нагнетае­мого газа. Связь между основными параметрами рабочего процес­са нагнетателя (подачей, степенью сжатия, потребляемой мощно­стью и политропическим КПД) выражается газодинамической характеристикой.

Большинство компрессорных станций работает при рацио­нальных степенях сжатия газа (порядка 1,4-1,5). Это достигается при работе двух последовательно включенных нагнетателей. В на­стоящее время большинство компрессорных станций оборудова­но полнонапорными двухступенчатыми нагнетателями с полной степенью сжатия в одном агрегате. Выбор одно- или двухступенча­того варианта нагнетателя может быть обоснован-но решен с уче­том надежности работы компрессорной станции, эффективности ее работы при переменной производительности, упрощения тех­нологических схем и схем обвязки агрегатов.

При оснащении компрессорной станции минимальным коли­чеством машин боль-шой единичной мощности достигается значи­тельный экономический эффект за счет луч-ших эксплуатацион­ных показателей.

Дальнейшее повышение надежности газоперекачивающих аг­регатов, сокращение объемов ремонтных работ и обслуживания позволяет оснащать компрессорные станции двухступенчатыми нагнетателями. На снижении суммарной мощности компрессор­ных станций сказывается повышение давления на выходе стан­ции. За счет увеличения р_вых до 7,5 МПа суммарная мощность мо­жет быть уменьшена более чем в 2 раза. Поэтому в настоящее время компрессорные агрегаты работают с выходным давлением на 7,5 МПа (в перспективе это давление может быть увеличено до 10-12МПа).

Практически до середины 1970-х годов компрессорные станции в СССР были оборудованы центробежными нагнетателями конст­рукции Невского машинострои-тельного завода им. В. И. Ленина (НЗЛ) и Уральского турбомоторного завода им. К. Е. Ворошилова (УТМЗ). Основные параметры нагнетателей даны в табл. 3.3, 3.4 и 3.5.

Приводом для центробежных нагнетателей являются газотур­бинные установки или электрические двигатели.

Благодаря ряду преимуществ перед другими видами приводов, из которых главные - легкость регулирования производительности и повышение мощности в осенне-зимний период, газотурбинный привод наиболее распространен на газопроводах большой мощ-ности.

По сравнению с другими тепловыми двигателями газовые тур­бины имеют мень-ший вес на единицу мощности, большие мощно­сти. Автоматическое и дистанционное управление работой газо­турбинных устройств проще и надежнее, чем у поршневых двига­телей. В период похолодания, когда требуется увеличение произ­водительности компресс-сорных станций, допускается увеличение мощности газотурбинной установки на 10 - 20 % от номинальной.

Газотурбинный газоперекачивающий агрегат включает в себя газотурбинную уста-новку, центробежный нагнетатель природно­го газа и следующее вспомогательное обору-дование: комплексное воздухоочистительное устройство; выхлопное устройство; систе­мы топливную и пусковые, масляную, автоматического управле­ния, регулирования и защиты, охлаждения масла, гидравлическо­го уплотнения нагнетателя.

Из большого числа возможных схем газотурбинных установок на газопроводах наибольшее распространение получили установ­ки простого цикла, выполненные без реге-нерации или с регенера­цией тепла выхлопных газов, с независимой силовой турбиной низкого давления ("с разрезным валом") для привода нагнетателя газа (табл. 3.6).

Большая часть типоразмеров ГТУ для привода нагнетателей выполнена по одинаковой конструктивной схеме - с "разрезным валом" и силовой турбиной низкого давления, поэтому их характе­ристики могут быть с достаточной точностью обобщены в приве­денной относительной форме, т. е. в виде зависимостей приведенных параметров, отнесенных к номинальным значениям.

Оборудование ГПА выполняется в виде блочных конструкций, обеспечивающих транспортировку железнодорожным, водным или специальным автомобильным транс-портом (масса блоков обычно не превышает 60 — 70 т). Блоки необходимо изготавливать

готовыми к монтажу и проведению пусконаладочных работ без их разборки и ревизии. Наружные трубопроводы и электрические коммуникации, соединяющие блоки, должны быть сведены к минимуму и иметь простые соединения.

Конструкция ГПА должна быть такой, чтобы обеспечивалась его работа на всех рабочих режимах без постоянного присутствия обслуживающего персонала возле ГПА.

Систему автоматического управления ГПА организуют для обеспечения:

автоматического пуска, нормального и аварийного останова агрегата;

регулирования и контроля технологических параметров ГТУ и нагнетателя;

предупредительной и аварийной сигнализации;

защиты ГПА на всех режимах работы;

связи агрегата с цеховой системой автоматического регулиро­вании и управления;

Таблица 3.3