2. 2 Дәрістік сабақтардың конспектісі

Модуль № 1 «Компрессорлы станциялардағы (КС) газайдағыштардың агрегаттардың (ГАА) жұмыс тәртіптері және көрсеткіштері»

№1 Дәріс тақырыбы

1.1 Кіріспе. «Газайдағыш агрегаттар» пәні

ГАА-дың мұнай және газ кәсіпшілігінде пайдаланатын саласы мен маңызы

Республикада табиғи газды тасымалдау өте жоғары қарқынмен дамуда. Жыл сайын магистарлдық газ құбырларының аралық қашықтықтары көптеген мың километрге көбейуде, сондай-ақ ондаған жаңа КС-лар салынуда. КС-дағы газтурбиналы қондырғылар негізгі агрегаттардың түрі болып есептеледі, ал газтурбиналы ГАА-тар (ортадан тепкіш газайдағыштар (ОТГА)) – станциялардың маңызды және күрделі жабдықтары болып келеді. Магистралды газқұбырларының негізгі жүйелеріне және түзілімдеріне кіретіндер: магистралды газқұбырының тізбектілік бөлімі, КС-ның технологиялық схемалары, құрамында ГАА-тар немесе (табиғи газды ОТА-тар); ГАА-дың энергожетектеушілері (ГТҚ-лар, электрожетектеуші, поршеньді іштен жанатын қозғалтқыштар); май-, су-, және электрмен қамтамасыздандыру жүйлері; арматура және құбырлар. Табиғи газды бастапқы қабаттық жаратылыстық қысыммен алыс шақырымдарға құбыр арқылы керекті мөлшерде тасымалдауға болмайды, себебі олар КС-дың құрылысы және пайдалану жүйесімен толық байланысты. Әдетте газ құбырларының КС-лары 100... 150 км аралықта орнатылады. Бұл КС-лар, әдетте технологиялық тізбегінде типтік таңғыштары болады және әртүрлі қуаттылықтағы ГАА-мен жабдықталады, тасымалданатын газдың шығынына және КС-лар бойынша қысымдық құламаларға сәйкес.

Магистралды газқұбырларының КС-лары максималдық тасымалданатын газдың қысымына сәйкес үш класқа бөлінеді. І – төменгі қысымды – 1,5 мПа дейін; ІІ – орташа қысымды – 1,5 МПа дан 3,0 МПа-ға дейін; жоғары қысымды – 3,0 МПа-дан 7,5 МПа-ға дейін. КС-ның негізгі жабдықтары болып ортадан тепкіш айдағыштар, яғни газайдағыш агрегаттар болып табылады. Әдетте КС-да 5....10 не одан да көп ГА-тар орнатылады, олар күрделі параллельді – тізбектілі схемалар бойынша жұмыс жасайды жәнеде газ берілісі магистралды газқұбырлары бойынша реттеліп өзгеретін болады.

ГАА-дың қазіргі жағдайлары және келешектегі дамуы

ГАА-дың негізгі даму бағыты – сенімділікті, экономиканы жоғарлату, күтімділіктің автоматизациялау деңгейін жақсарту және жиынтылықтаулық. ГАА-дың жетектеуші энергожетектеушілерінің аралық жөндеу және жалпы қорын артыру. Айдағышты және сондай-ақ ГАА-дың жетектеушілерін үлкен қорға жобалайды – 100 мың сағатқа. Содай-ақ газтурбиналы ГАА-тың жөндеу – жарамдылығын көбейту қарастырылған. КС-дың магистралды газқұбырларының аралық қашықтықтарының өсуіне байланысты, олардың диаметрлері, газ алыс қашықтыққа берілетін газдың көлемі, ГАА-дың саны және КС-дың қуаттары үздіксіз өседі, оған орай техникалық күйін және сенімділікті, экономиканы жақсартуға КС-дағы орнатылған ГАА-ға жоғары талап қойылады.

Табиғи газды құбырлы тасымалдаудың қазіргі жағдайы және ондағы негізгі ерекшеліктер

Көптеген елдерде табиғи газды өндіру және пайдалану жылдам қарқынмен өсуде. Табиғи газды тасымалдаудың негізгі түрі құбыржолылық болады. Бұның түсініктемесі сондайлық, табиғи газды құбыржолы арқылы тасымалдау экономикалы келеді, неғұрлым, мысалы көбірек электрэнергияны жоғары кернеулі тізбекпен берумен немесе табиғи газды темір жолымен тасымалдаумен салыстырғанда. Табиғи газды құбыр жолымен тасымалдаудың дамуының ерекшеліктері, ол үлкен диаметрлі құбырлардан газқұбырларын салу. Келешекте диаметрі 1400 мм құбырлар қолданылады. Соңғы жылдары табиғи газды сұйықтандырушы, сақтау және регазификациялау үшін қондырғылар салуда. Бірақ сұйытылған газдың бағасы салыстырмалы жоғарлаулықтан, оның көлемін тасымалдауға кейбір шектеу қойылады. Бірақ, табиғи газды құбырлы тасымалдау алдағы уақыттада негізгі болып есептеледі.

Магистралды газ құбырларының КС-дағы ортадан тепкіш газайдағыштар

Үлкен өнімділікті газқұбырларының КС-дағы тиімділік газдың сығылу дәрежесі Е_КС = салыстырмалы онша көп емес және Е_КС= 1,4…1,5 болады. Сонымен қатар үлкен КС-ға кірердегі газдың көлемдік шығыны 1000....2000 м³/ мин құрайды. Үлкен көлемдік шығындағы шартта және газдың салыстырмалы аздау сығылу дәрежесінде әртүрлі типті жетектелуші ортадан тепкіш айдағыштардың технико-экономикалық артықшылықтары бар. Сондықтан, магистралды газқұбырларының басты даму бағыты, ОТА-ты ГАА-ын жасау және оларды ары қарай жетілдіру. Қазіргі магистралды газқұбырларының КС-да компрессорлық қондырғыларды жетектеуші нормалдық қатарлы қуатты жетектеушілер жасалған: 2500, 4000, 6300, 10000, 16000 және 25000 кВт.

Табиғи газды тасымалдаудағы ортадан тепкіш компрессорлерге қойылатын айрықша маңызды талаптар, олардың сенімділігі және жоғары тиімділігі әртүрлі пайдалану жағдайларындағы. ОТА-дың сенімділігі, ол бірінші кезекте біліктердің конструкциясының, жұмысшы доңғалақтардың, тіректілік және таяныштық мойынтіректердің және тығыздаушы жүйлердің жетілдіктерілуімен анықталады.

ОТА-ты пайдаланудағы ең негізгі талап, айдағыштың сипаттамасының мүмкіндік өзгеру бағытын қамтамасыздандыру, берілген КС-дағы машиналардың жұмыс істеу шартына сәйкес. ОТА-тың жұмыс режімінің өзгеру ауқымы, ол КС-дағы агрегаттардың жұмыс істеу жағдайына сәйкес, айдағыштың сипаттамасының өзгеру бағытын қамтамасыздандыру.

ОТА-тың жұмыс режімінің ауқымының өнімділік және арындық бойынша өзгеруін жұмысшы доңғалақтарды алмастыру арқылы, ал салыстырмалы аздау өзгергенде – кірердегі ауыстырмалы (бұрылмалы) бағыттаушы қалақшаларды қондыру арқылы жасалады.

ОТА-тар компрессорлы жылу машиналарына жатады, онда қозғалтқыштың механикалық энергиясы сығылған газдың потенциалдық энергиясына және жылу энергиясына ауысады,

Газдарды және буларды сығуға арналған компрессорлар төмендегідей машиналар болып бөлінеді: сығылу процесі газға үлкен жылдамдықпен берілу арқылы және кейін ағымның кинетикалық энергиясы айдалатын газдың сығылу жұмысына алмасу бойынша; газ тікелей поршеннің әсерінен төменгі қысымнан жоғары қысымға беретін машиналар. Біріншіге жататындар ортадан тепкіш және осьтік компрессорлар, екіншіге – поршендылы компрессорлер. ОТА-дың жұмысшы доңғалақтарында болатын, үлкен айналу жиілігі (3000 ...27000 об/мин), қалақшалардағы газға үлкен жылдамдық береді. Осынның арқасында пайда болған ортадан тепкіш күш газды сығуға әкеп соғады және диффузорда газдың жылдамдығы азайады. Бұл кезде шамамен газдың бағыты радиалдық бағытта болады. Осьтік компрессорлерде газ ағымы жұмысшы доңғалақтардың айналу және бағыттаушы аппараттардың өсі бойынша бағытталады; бұл кезде диффузорда газдың қысымы жоғарылайды, кинетикалық энергияның төмендеуінен.

Айдалатын абсолюттік қысымның Р_айд (Р_шығ) және кірердегі қысымның Р_кір (Р_сор) қатынасын қысымның жоғарлау дәрежесі дейді, немесе ОТГА-тың сығылу дәрежесі дейді. Қазіргі уақыта газ айдау үшін сығылу дәрежесі Е _{а =} 1,2 … 1,4 тең ортадан тепкіш айдағыштар пайдаланылады, айдағыштың копусына газды осьтілік беруде, сондай-ақ тангенциалды беру кезде де.

Жоғарыда көрсетілгендей, отандық КС-дың көбінде, ортадан тепкіш айдағыштармен жабдықталған есептелмелі сығылу дәрежелері шамамен 1,4 ... 1,5 тең. Әдетте, бұл сығылу дәрежесі екі тізбектіліп қосылған айдағыштарда (бір топты машинадағы) жетуге болады. Бірақ, газды сығу толық сығылу дәрежеде бір машинадада алуға болады. Газды әртүрлі схемаларда сығуды таңдау газ құбырының өнімділігінің өзгеру ауқымына және айдағыштардың жетектеуші типтеріне байланысты болады.

Негізгі әдебиет: 1 [5-7 бет]; 2[5 бет];

Қосымша әдебиет: 8 [5-7 бет].

Бақылау сұрақтары:

1.Қазіргі КС-лар не үшін керек?

2. Магистралды газқұбырларының КС-ның ОТА-ның атқаратын міндеттері қандай?

3. ОТА-тар дегеніміз не?

4. Магистралды газқұбырларының ГАА-ның негізгі даму бағыттарымен келешектері.

5. ОТА-тың сығылу дәрежесі дегеніміз не?

6. Магистардық газқұбырларында қандай типті ГАА-тар пайдаланады?

№2 Дәріс тақырыбы

1.2. КС-дағы газ айдағыштардың (ГА) жұмыс тәртіптері.

Газ құбырларының өткізу қабілеттілігінің өзгеру сипаты. Есептелінетін теңдеулер

Қазіргі газқұбырларының жұмыс режімдері газды біркелкі емес берілісімен сипатталды. Газқұбырының өткізу қабілеттілігің теңселуін бір тәуліктің ішінде (газды күндіз және түнде пайдалану), бір аптаның аралығында (газды жұмыс және демалыс күндері пайдалану) және бір жылдық ішінде (газды қыста және жазда пайдалану) қарастыруға болады. КС арқылы айдайтын газ мөлшерін жеке ОТА-ды қосумен немесе айырумен, сондай-ақ газтурбиналы қозғалтқыштың күштілі турбинасының айналу жиілігін өзгерту арқылы реттеуге болады. Бірақ, газқұбырының өткізушілік қабілеттілігін жеке КС-ды айыру арқылы реттеу іс жүзінде тәжірибеленбейді, себебі газды сығылуға жұмсалатын энергия шығынының көбейуінен, осындай реттеу схемасында.

Бір жылдағы газқұбырының өткізу қабілеттілігінің сипаттамасының өзгеруі 1.1 – суретте көрсетілген. бұл суреттен газқұбырының өткізу қабілеттілігі бір жылдың ішінде бірінші жуықтаумен косинусоидалы теңдеуімен сипатталатынын көреміз.

1. 1 – сурет. Бір жылдың ішіндегі газқұбырының өткізу қабілеттілігінің сипаттамасының өзгеруі.

Графикті талдау кезінде, жылдық мерзімде ГАА-тың өнімділігі қалыпты тиелмеген және жүтемелік бойынша қуаттың тербелісінің болуын көреміз. Газқұбырларының өткізу қабілеттілігінің аналитикалық мәндерін пайдалану КС-ның энергожетекшісінің қуатының қобалжуын бағалауға мүмкіндік береді және газқұбырларындағы энергожетектінің орта жүктемеліндігін анықтауға, яғни КС-дағы энергожетектелудің өзіне тән жұмысын анықтауға жағдай жасайды.

Газқұбырларының орта апталық өткізу қабілеттілігінің өзгеру сипаттамасы мына теңдеумен анықталады

, (1. 1)

мұнда

Q _орт - газқұбырының орташа апталық өткізу қабілеттілігі; Q - газқұбырының бір жыл ішіндегі ай бойынша орташа апталық өткізу қабілеттілігі (млн. м³ /апта); T – бір жылдағы өзгеру кезеңі (Т=12 ай = 365 апта); t – жылдың күнтізбелік басынан қарастырылғанның ең соңғы кезеңіне дейінгі апталық уақыт; t₀ – газқұбырының өнімділігінің максимум моментіне жеткен кездегі уақыт; Q₁ – газ құбырының өнімділігінің өзгеру амплитудасы (Q₁= Q _mах - Q _орт ).

Газқұбырының өткізу қабілеттілігі тербелісінің салыстырмалы амплитудасы немесе энергожетектеушінің (ГТҚ) жүктемесінің (жұмыс режімі) өзгеру сипаттамасы мына қатынаспен анықталады.

(1.2)

Газ кен орындарындағы өнімділіктің таусылуының нәтижесінде, жаңа газ кен орындарының пайда болуында және көне газ пайдаланушы орындарды айырудың себебінен газ құбырларын пайдалану кезде, олардың жұмыс режімдерінің өзгеруі мүмкін.

Бұл жағдайда газқұбырының өткізу қабілеттілігінің (1.1) өзгеруін мынадай түрде жазуға болады

, (1. 3)

мұнда Q^І– қарастырып отырған кезеңдегі (жыл) КС арқылы газды берілісінің жоғарылауы немесе төмендеуі.

(1.1) теңдеуді талдау мынаны көрсетеді, газқұбырының ең көп және ең аз салыстырмалы апталық өткізу қабілеттілігі мына қатынастармен анықталады

(1. 4)

(1. 5)

КС-ның агрегаттарының жүктемелі коэффициентін газқұбырының өткізу қабілеттілігінің салыстырмалы амплитудалық тербелісіне байланысты төмендегі қатынаспен анықтауға болады.

мұнда - КС-да жұмыс жасайтын барлық агрегаттардың орташа тиімділік қуаты (қосындысы). - КС-дағы жұмыс істейтін барлық агрегаттардың паспорттық қуаты (қосынды).

Келтірілген қатынастар КС-дағы энергожетегі жұмысының ерекшелігін сипаттайды, сонымен бірге энергожетектеуші жетектеушілер өзгермелі жұмыс режимін есептелуі керек екендігін көрсетеді (не тікелей жеке агрегаттың қуатын реттеу, не тікелей КС-дағы жұмыс жасайтын агрегаттардың санын өзгерту арқылы).

Газтурбиналы ГАА-тылы газқұбырларының КС-ның ерекшеліктері. ГАА-тар үшін энергожетектеуді таңдау.

КС-да: механикалық энергия және электрэнергия өндіріледі, ГТҚ-да жылу регенерацияланады және қайта пайдаланады, тасымалданатын газ ОТА-да сығылады, жылуалмастырушы аппараттарда тасымалданатын газ салқындатылады.

КС-дағы магистралдық газ құбырларындағы газды сығу үшін төмендегідей ГАА-тар қолданылады;

1) газомотокомпрессорлар – газпен жұмыс жасайтын поршеньді іштен жанатын қозғалтқышты поршеньді компрессорлар;

2) электрожетектілі ортадан тепкіш компрессорлар;

3) стационарлық газтурбиналық қондырғылы (ГТҚ) ортадан тепкіш компрессорлар;

4) авиациялық ГТҚ-лы ортадан тепкіш компрессорлар;

5) бугаздық негізіндегі циклде жасалған ГАА-тар;

6) газтурбиналы жетектілі поршеньді компрессорлар.

Атап өту керек, 5 және 6 пунктердегі көрсетілген ГАА-тар сирек кездеседі.

Газтурбиналы жетекті КС-дың энергожетегінің негізгі түрі және қуат бойынша (%) төмендегідей бөлінеді: станционарлы ГТҚ 70%, ГТҚ авиациялық түрі – 24%; судолық ГТҚ -6%;

КС-дағы жетектінің түрі негізінде газ құбырының өткізу қабілеттілігімен анықталады.

Жалпы ГТҚ-ның қуаты төмендегідей параметрлермен анықталады:

N_ГТУ = ƒ(P_газ, D_{газ құб}, Е_КС= ),

мұнда Р_газ – газ қысымы, D_{газ құб} - газқұбырының диаметрі, Е _КС - газдың сығылу дәрежесі, Q - айдағыштың көлемдік өнімділігі, м³/мин, h_{бұр.тер} – бұрғылау тереңдігі, G – айдағыштың массалық өнімділігі (кг/с). Өткізу қабілеттілігі көп емес газқұбырлары үшін (Q < 20...30 млн. м³/апта) газомотокомпрессорлар қолдану тиімді, өткізу қабілеттілігі (Q > 20...30 млн. м³/апта) газқұбырлары үшін айрықша тиімділі ОТА-тар ГТҚ-лы немесе электроқозғалтқышты жетектілі.

Газомотокомпрессорлы (ГМК) жетекшілі жоғары п.ә.к.-ке ие (30...38%), бұл кезде үлкен сығылу дәрежені Е_кс алуға мүмкіндік бар. ГМК-ның кемшіліктеріне жататындар: аз агрегаттық қуат және газ берілісі, конструкциясының күрделігі, үлкен металлсыйымдылығы, аз салыстырмалы мотоқорлық (45 .... 50 мың сағ. дейін), аз пайдаланушылық жөндеу аралығының мерзімі 5 ...8 мың сағат. ГМК-ны келешектік тиімді қолданатын жерлеріне жататындар КС-дағы газды жерастына сақтауда және төменгі температуралы операцияларды жүргізуде.

Электрожетектілі ГАА-дың негізгі артықшылықтарына кіретіндер: үлкен мотоқоры (150 мың сағат, автоматизация және басқару қарапайымдылығы, экологиялық қауіпсіздігі, күтуші персоналдық санының қысқаруы ГМК-лы КС-лармен салыстырғанда (20 ....30%) дейін, және күтуші персоналдардың еңбектік жағдайының жақсаруы.

Электрожетектілі ГАА-ның кемшілігне жататындар: КС-лы ауданда салыстырмалы арзан электро-энергияның керектігі, тұрақсыз жұмыс режіміне нашарлық имкемділігі электроқозғалтқыштың тұрақтылық айналу жиілігінің әсерінің себебінен. Электроэнергияның КС-дан алыс болуынан электр берілетін жүйені құруға мәжбүр етеді, ал оның өзі үлкен капиталдық шығындарды қажет етеді. Осының бәрі, электроэнергияны оңай және арзан пайдалауға мүмкіншіліктердің аз болуына байланысты, электрожетектілі ГАА-ды кеңінен пайдалануда кедергі болып тұр.

КС-дың газ құбырларында кеңінен тараған станционарлықГТҚ-лар (жылуды регенерациялаушы және регенерацияламаушы –70 %, авиациялық – 24% және судолық – 6%.

ГТҚ-лар ГМК-мен салыстырғанда көбірек қарапайым құрылымға ие, бір агрегатта көп қуатты (агрегаттық қуаты үлкен) пайдалануға болады, құрылымы қарапайым, толық теңдесілген, автоматизацияға жақсы беріледі, қуаттық бірлікте меншікті салмағы аз және салыстырмалы габариттік өлшемділігі үлкен емес.

ГТҚ-ның негізгі кемшіліктеріне жататындар-экономикалық төмендегі (п.ә.к.-ті 26 ...30%) және КС-дың өзгермелі жұмыс режімдерінің ГТҚ-ның п.ә.к.-не көбірек әсері. бірақ ГТҚ-лар, сол ГАА-ның айдайтын табиғи газымен жұмыс жасайды.

Магистралды газ құбырларының КС-лары үшін әртүрлі қуаттылы (кВт) жетектілі ГАА-тар қолданылады: 4000, 6000, 10000, 12000, 16000, 25000. Бірліктік ГАА-дың қуаты алдында көрсетілген көрсеткіштермен мынадай байланысты: Диаметрлері Ð_{газ.құб} =720....1020 мм газқұбырлары үшін, КС-дан шығатын газдың жұмыстық қысымы Р_шығ=5,5 МПа – да қуаты 6 ...10 мың кВт агрегаттар қолданылады; D_{газ құб}= 1220 мм, Р_шығ=7,5 МПа – 6 ....10 мың кВт агрегаттар; D_{газ құб}= 1420 мм және Р_шығ=7,5 МПа-да 16 .... 25 мың кВт қолданылады. Әдетте қазіргі газқұбырларын жобалағанда және пайдаланғанда КС бойынша қысымдардың сығылу дәрежесі Е_КС =1,3 ... 1,6 шамасында қабылданады.

Газ кәсіпшілігінде қолданатын ГТҚ-дың принципалдық схемалары.

Қарапайым ашық циклді ГТҚ-ның принципалдық схемасы

ГТҚ- жылу қозғалтқышы, онда машинаның білігіндегі механикалық энергия газдың ағынының кинетикалық энергиясы (жану өнімділігінің) арқылы алынады, ал оның өзі жанған отынның потенциальдық энергиясының нәтижесінде болады. ГТҚ-ның негізгі элементтері: газ турбинасы, жану камерасы, ауа компрессоры.

Газтурбинасы турбомашина болып есептелінеді, онда жұмысшы дененің жылу энергиясы айналатын роторда механикалық энергияға ауысады.

Турбинаның соплолық аппаратының басында жұмысшы дененің ішкі энергиясының бір бөлігі газ ағынының кинетикалық энергиясына өтеді, сосын жұмысшы доңғалақта кинетикалық энергияның бір бөлігі айналатын ротордың механикалық энергиясына ауысады. Соплолық немесе бағыттаушы аппараттардың және жұмысшы доңғалақтың тізбектілі орналасуын (қосындысын) турбинаның сатысы деп атайды.

Жұмысшы денеге жылу берудің жұмысшы денеде сығылу және ұлғаю процестерін ұйымдастыру тәсілдеріне тәуелді, ГТҚ-лар ашық және жабық циклдер болып бөлінеді. Ашық циклді ГТҚ-да сыртқы ауа, сығылу және ұлғаю процестерін және жылу беру жүйесін өте, сыртқы атмосфераға жіберіледі, сонан кейін оны алғашқы күйіне қайтару мүмкін емес. Мұнай және газ кәсіпшілігіншде ашық циклді ГТҚ-лар қолданылады, яғни олар құрылымдық, қарапайымдық және сенімділік жағын көрсетеді. Газ кәсіпшілігінде ГАА-тар үшін, көп тараған осы айтылған ГТҚ-ның схемасы.

а) – бірлікті ГТҚ; б) – екібілікті ГТҚ.

1. 2 – сурет. Ашық циклды ГТҚ-дың қарапайымдылық принципалдық схемалары: 1-осьтік компрессор; 2 – жану камерасы; 3 – газтурбинасы; 4- пайдалы жүктеме (газ айдағыш); 5 – жоғары қысымды газ турбинасы (ЖҚТ); 6 – төменгі қысымды газ турбинасы (ТҚТ) (күштік турбина). б) схемасы ГТҚ-ның көрсеткіштерін тұрақтандырушы үшін, өзгермелі жүктемелерде (газқұбырларында) кеңінен қолданылады, қай кезде тартқыш турбина 6 өзгермелі айналу жиілігінде жұмыс жасағанда, әртүрлі пайдалы жүктемедегі 4 қуатардың мәнінде.

Қарапайымды схемалы ГТҚ-ның жұмыс процесінің өтуі төмендегідей болады: атмосфералық ауа, сүзгіш жүйелерінен өтіп, осьтік компрессорге 1 беріледі. Осьтік компрессордан сығылған кейін ауа 0,5 ... 0,7 МПа мен және 180 ... 240⁰С температурамен жану камерасына 2 барады, онда ол екі ағынға бөлінеді: аздау бөлігі (20 ...40%) берілген жанармаймен бірге тікелей жану процесіне қатысады, ал оның көптеу бөлігі (60 ...80%), жану камерасының тұрқысымен және оның ыстық құбырының арасынан өтіп, ыстық құбырды салқындата отырып, жану камерасының соңындағы жану қоспасымен араласып шығатын газдардың температурасын керекті шамаға дейін төмендетеді, газ турбинасының қалақшасымен дискісінің ыстыққа төзімділігіне байланысты (стационарлық ГТҚ-да 750 ...850° С). газтурбинасынан кейін жану өнімділігі 400 ... 450⁰С пен атмосфераға жіберіледі.

Газтурбинасының өндірген қуатының (60 ...70%) осьтік компрессорді жетектеуге жұмсалады, ал қалғаны пайдалы жүктемелерді (насостар, желдеткіштер, айдағыштарды және т.б.) жетектуге жұмсалады.

Шығатын газдың жылуын регенерациялаушы ГТҚ-ның принципалдық схемасы

Турбинадан кейінгі шығатын газдың жылуын жану камерасына баратын ауаны жылытуға пайдалануды жылуды регенерациялау дейді.

Жылуды регенерациялау отын шығынын азайтады және ГТҚ-ның экономикасын жақсартады.

Ауа компрессорінен кейін ауаны қыздыру, пайдалынған газдың жылуымен арнаулы жылуалмастырушыда (регенераторда) ГТҚ-ның п.ә.к.-ін өсіреді.

1.3-сурет.Пайдаланылған газдардың жылуын регенерациялаушы ГТҚ-ның принципалдық схемасы: 1 – осьтік компрессор; 2 – регенератор; 3 – жану камерасы;

4 – жоғары қысымды газтурбинасы (ЖҚТ); 5 – төменгі қысымды газтурбинасы (ТҚТ);

6 – пайдалы жүктеме (табиғи газдың айдағышы)

Ауаны сатылы сығымдаушы және аралық салқындатушы ГТҚ-ның принципалдық схемасы.

1.4–сурет. Ауаны сатылы сығымдаушы және аралық салқындатушы ГТҚ-ның принципалдық схемасы.

К1 – төменгі қысымды осьтік компрессор (ТҚК) (бірінші сығылу сатысы); К2- жоғары қысымды осьтік компрессор (ЖҚК) (екінші сығылу сатысы);Р – регнератор; ЖК – жану камерасы; ЖҚТ – жоғары қысымды турбина; ТҚТ – төменгі қысымды турбина; АС – ауа салқындатқыш; ПЖ – пайдалы жүктеме (айдағыш); ТҚТ (төменгі қысымды турбина).

Атмосфералық ауа компрессор К1 мен сорылады және белгілі қысымға дейін сығылады, сосын ауа салқындатқышқа АС бағыттайды, онда ол тұрақты қысымда салқындайды және сосын компрессор К2-ге барады, онда белгілі қысымға дейін сығылады. Бұдан кейін ауа регенератор Р арқылы өтеді, онда қыздырылып және жану камерасына ЖК келіп түседі. жану камерасынан жану өнімділігі жоғары қысымды турбинаға (ЖҚТ) бағытталады, ал сосын ТҚТ-да ұлғайып регенератор арқылы атмосфераға кетеді.

Жұмыстық денені ұлғаюда сатылы жандырушы және ауаны аралық салқындатушы ГТҚ- ның принципалдық схемасы

1. 5 – сурет. Ұлғаюда жұмысшы денені сатылы жандырушы және ауаны аралық салқындатушы ГТҚ-ның принципалдық схемасы.

К1 – төменгі қысымды компрессор (ТҚК – бірінші сығылу сатысы); К2 – жоғары қысымды компрессор (ЖҚК екінші сығылу сатысы); Р – регенератор; ЖК1- бірінші сатының жану камерасы;

ЖК2 – екінші сатының жану камерасы; Т1- бірінші сатыдағы турбина; Т2 – екінші сатыдағы турбина; АС – ауа салқындатқыш; ПЖ – пайдалы жүктеме.

Ауа салқындатқышы АС арқылы ауа компрессор К1-дан компрессор К2 барады, сосын ауа бірінші жану камерасына ЖК1 келеді. Одан жану өнімділіктері бірінші турбинаға Т 1 бағытталады, онда олар ұлғаяды. ЖК1-да ауаның үлкен артық коэффициентінің әсерінен ЖК2-да отын қосымша ауа берілмей жанатын болады. ЖК2-ден жану өнімділіетері екінші турбинаға Т2 келеді, онда ұлғаяды және сосын регенераторға барып атмосфераға шығарылады.

Ауаның қысымын жоғарылату үшін екі компрессор қарастырылған, аралықтарында ауа салқындатқыш орнатылған, ал жұмыстық дененің ұлғаюы екі газтурбиналарында өтеді, олардың алдарында төменгі қысымды жану камерасы ЖК1 және жоғары қысымды жану камерасы ЖК2 қондырылған. Бұл кезде ГТҚ-ның п.ә.к.-ті 3 ... 5% ке, ал пайдалы жұмысы 1,5 ...2 есе көбейеді.

Негізгі әдебиет: 2[5-14; 48-74 бет]; 4 [8-11, 14-24 бет].

Қосымша әдебиет: 8[23-36 бет].

Бақылау сұрақтары:

1. КС-да энергожетегінің қандай түрлері болады?

2. Газқұбырларында не үшін газомотокомпресслер (ГМК) пайдаланады?

3. Энергожетегінің (ГТҚ, ГМК, электрожетегінің) негізгі артықшылығымен кемшіліктерін атаңыздар?

4.Магистралды газқұбырларының КС-да ГТҚ-дың қандай түрлері бар?

5.КС-ғы энергожетегінің жүктемесінің сипаттамасының амплитудасының өзгеруі (жұмыс режімінің) қалай бағаланады?

6.КС-бойынша сығылу қысымының жоғарлау дәрежесі қалай айтылады?

7.ГАА-ты пайдалану кезде, оның жұмыс режімін қандай параметрлер сипаттайды?

№3 Дәріс тақырыбы.

Комрессорлық станциялардың (КС) технологиялық схемалары және газ айдағыш агрегаттардың КС-да қосылу схемалары.

КС-дың бастылы (негізгі) және тізбектілі технологиялық схемалары

Қазіргі КС – бұл күрделі және үлкен технологиялық құрылыстар, негізінде газды дайындауда және тасымалдауда технологиялық процестерді қамтамасыз етеді: газды шаңдардан тазалау, оны сығымдау және салқындату КС-дан шығарда және т.б. магистралды газ құбырларында КС-лар екі түрге бөлінеді: бастылы (негізгі) клмпрессорлы станциялар (БКС) және тізбектілі компрессорлы станциялар (ТКС). Бастылы КС-ды тікелей газ кен орындарына жақын орнатады, ал тізбектілі КС-ды газқұбырлы трассаның бойынша 100 ...150 км бір бірінен өзара қашықтықа орнатады. КС-дағы қондырылған жабдықтардың түріне және технологиялық схемаларға тәуелсіз табиғи газды төмендегідей өңдеу қарастырылған: механикалық қоспалардан және дымқылдық тамшыдан тазарту; газды сығымдау; салқындату; БКС-да газды қосымша дымқылдан айыру, көмірқышылынан және күкіртік сутегіден тазарту, газды одоризациялау және өлшеу жүргізіледі. Сондай-ақ технологиялық схемада қондырғылар және маймен қамтамасыздандыру және майлау, сумен қамтамасыздандыру және салқындату, электрмен қамтамасыздандыру жүйелері қарастырылған.

Алғашқы кезеңде кен орындарын игергенде, қайсы кезде қабаттық қысым әлі үлкенде, БКС-ды іс жүзінде газ сығылуда керек етілмейді. БКС-ды негізінде газ кен орындарына жақын орналастыру тек қабаттық қысым төмендегенде болады, магистралдық құбырдағы сығылатын газдың қысымын керекті деңгейде ұстау үшін, үш сатылы сығымдаушы (компрессорлық цехтылы) бастылы КС-ның технологиялық схемасы 1.6 – суретінде көрсетілген. БКС-да сығылу процесін тізбектілі этапты ретінде қарауға болады. Бірінші этапта қысым тізбектілі КС-ға кірердегі қысымға теңестіріледі (сығымдаушы КС-ның жұмыс режімі), ал екінші этапта – магистралды газқұбырының есептелінетін қысымына теңестіріледі (тізбектілі КС-ның жұмыс режімі).

1.6 – сурет. Үш компрессорлық цехтылы КЦ – І, КЦ – ІІ, КЦ – ІІІ бастылы КС-ның технологиялық схемасы: 1-газ кен орны; 2 – газды аралық салқындату жүйелері; 3 – БКС-ға кірердегі газды салқындату жүйесі.

БКС-да газды айыру, кептіру, тазалау, салқындату, айдау, одоризациялау, өлшеу, тасымалдау жүргізіледі.

1.7 – суретте әмбебаптылық таңғыштық тізбектілі типтік КС-ның схемасы келтірілген, параллельдық топпен жұмыс істей алатын, екі үш тізбектеліп қосылған айдағышты.

1.7 – сурет. Айдағыштар әмбебаптық таңғыштық тізбектілі типтік КС-ның схемасы: І – шүмек; ІІ – қайтымды клапан; ІІІ – жалғастырушы; ІҮ – ысырма; цифрлар шүмектің номері.

КС-лар жұмыс істегенде және № 20 шүмек жабықта табиғи газ магистралдық газқұбырынан сорушы шлейфке беріледі сосын № 7 шүмек арқылы шаңұстаушының жиынтығына (блогына). Тазарған газ шаңұстаушының блогынан кейін айдағыштар тобына беріледі КС-ның қабылданған жұмыс істеу схемасына сәйкес. Екі айдағыштық шлейф бар, сығылған газ осы бойынша қайтымды клапандар және №8, 8а шүмектер арқылы магистралдық газ құбырына кіргізіледі. Сорушы және айдағыштық шлейфтар арасында № 6, 6а шүмектілі айырушылықтар бар, олар КС-да іске қосу контурын жасайды және агрегаттардың сақинаға жұмыс істеуіне қызмет етеді трасстық газқұбырына шыққанда. № 6_ρ және 6ар шүмектері айдағыштардың өнімділігін азуақытта реттеуге қызмет етеді, айдағыштардың сору жағынан газдарды шығару арқылы. Шүмек Д дроссель ретінде қолданылады ГАА-тарды іске қосу контуры кезінде. № 17, 18, 18а шүмектері КС-ның контурынан газды шығару үшін қолданылады, агрегаттарды тоқтату кезінде.

ГАА-дың КС-дағы қосылу схемалары.

Айдағыштардың және газқұбырларының біріккен жұмыс істеу режімдерінің сипаттамаларын әдетте КС-дан кейінгі тұрақты қысымда (Р_{шығ КС}=idem) қарастырады КС-ға кірердегі қысым Р_кірКС және айдағышты ң берілісі Q (млн.м³ / апта) координатында. ГАА-дың КС-дағы қосылу схемасын қарастырамыз. ГАА-дың КС-дағы қосылуы екі тәсілмен болады. Тізбектілі қосылуды – берілген режімде газдың массалық шығыны G = idem кезде пайдаланады.

Әдетте бір қондырғы КС бойынша керекті қысым құламасын қамтамасыздандыра алмайды ГАА-тың қуатының шегіне байланысты. Сондықтан тізбектілі қосылу КС-дан кейін айдалатын газ қысымын көбейту үшін қолданылады. Компрессорлық машиналарда өнімділіктер салмақтық өнімділік G кг/с немесе кг/мин және көлемдік өнімділік Q_көл (м³/мин) болып бөлінеді, - газдың тығыздығы КС-ға кірердегі күй параметрлері бойынша. ГАА-ды (айдағыштарды) параллеьді қосу қолданылады, қай кезде газ ағынын бір агрегатпен айдауға болмайтын жағдайда. Бұл кезде жалпы газ ағымы екі немесе бірнеше ағымға бөлінеді, әрқайсысы өздерінің агрегаттарымен сығылады, сығылудан кейін тағы бірге қосылып жалпы газ құбырына немесе газқұбырларының жүйесіне беріледі. Параллеьді қосылу КС-дағы ГАА-дың көлемдік өнімділігін Q_көл артыру үшін қолданылады. Егерде қысым және газ шығыны өзгергенде тізбектілік және параллельдік ГАА-дың қосылуы керекті өту қабілеттілігін бермейтін болса, онда бір мезетте тізбектілі-параллеьді қосуларды пайдаланады.

Айдағыштардың және газ құбырының біріккен жұмыс режімдері олардың сипаттамаларының қиылысу нүктелерінде болуы мүмкін. Көбірек өнімділікті П_КС=Р_{шығ КС}/Р_{кір КС} мәні жоғары болғанда, яғни Р_{кір КС}мәні төмендеу болғанда аламыз.

Айдағыштардың жұмыс режімінің аздау өзгеруіне олардың айналу жиілігін бөлікті өзгерту арқылы жетуге болады, ал үлкен өзгеруін агрегаттарды қосумен немесе айырумен мақсатқа жетуге болады.

Газ құбырының өнімділігі едәуір төмендегенде агрегаттардың біреуін айыруға болады. (1. 8 – суреті, б - нүктесі). Газтурбиналы ГАА-тар үшін талап – айдағыштардың жұмысын қамтамасыздандыру, айналу жиілігі 70-105 % аралығында номиналдық жиіліктен, яғни

1.8–сурет. Бір (1) және екі (2) тізбектеліп қосылған айдағыштардың және газқұбырының учаскесінің (3) біріккен сипаттамалары КС-дан шығатын қысым тұрақтыда (Р_{шығ КС}= idem): Н – екі тізбектілі жұмыс жасайтын айдағыштардың номиналдық жұмыс режімі; Р – бір айдағышты айырғандағы жұмыс режімі.

Табиғи газдың айдағыштары паралелльді қосылғанда айырылған агрегатты резервтік агрегатпен ауыстыру қарапайым келеді, неғұрлым оларды тізбектілі қосылғанмен салыстырғанда. Толық арынды айдағыштарды паралельді қосқанда ең қолайлы схема үш жұмысшыдан және бір резервтік агрегаттан «бір жіптілі газқұбырғыға» жұмыс жасайтын (1. 9 - сурет) ГАА-тар қолданылады. Бұл кезде қалған агрегаттарда жұмысшы нүкте Р айдағыштың п.ә.к.-нің мәнінің төмендейтін аумағына ауысады.

1. 9 - сурет. Бір (1), екі (2), үш (3) паралелльді қосылған айдағыштардың және газқұбырының учаскесінің (4) біріккен сипаттамалары КС-дан шығатын қысым тұрақтыда (Р_{шығ КС}= idem) және айдағыштың салыстырмалы тұрақты айналу жилігінде П_айд.: Н – номиналдық режімдегі нүкте; Р – бір айдағышты айырғандағы жұмысшы нүкте.

Негізгі әдебиет: 2 [14-21 бет]; 3 [9-13 бет].

Бақылау сұрақтары:

1.Магистарлды газқұбырларында КС-дың қандай түрлері болады?

2.Бастылы КС-да не жүзеге асырылады?

3.Тізбектілі КС-лар қайда орналастырылады?

4.КС-дағы ГАА-дың қосылу схемаларының қандай түрлері бар?

5.Айдағыштардың тізбектілі және паралелльді қосылулары дегеніміз не?

6.Айдағыштың салыстырмалы айналу жиілігі дегеніміз не?

№4 Дәріс тақырыбы