От первичной выработки до непосредственного использования газовые смеси проходят несколько технологических этапов. Для оптимизации транспортировки и промежуточного хранения между этими процессами сырье подвергается компрессорному сжатию. Технически подобные задачи реализуются газоперекачивающими агрегатами (ГПА) на разных узлах магистральных сетей.
Устройство и конструкция оборудования
Агрегат является многосоставным функциональным компонентом газопроводных линий. К его основным частям относятся компрессоры, вентиляторы и нагнетатели. В действие установка приводится двигателем, представленным электромотором или газовоздушной турбиной. К слову, диапазон мощностей газотурбинного газоперекачивающего агрегат в среднем варьируется от 4 до 25 МВт. Оборудование имеет специальное укрытие в модульном исполнении, которое защищает рабочую начинку от внешних воздействий. Каркас выполняется из высокопрочной листовой стали, имеющей технологические выходы. В качестве дополнительных функциональных блоков могут использоваться буферные хранилища, топливно-отводные каналы, системы выхлопа, отопительные и кондиционирующие модули. Система безопасности в обязательном порядке включает средства пожарной защиты, автоматику для аварийного отключения и датчики контроля отдельных параметров сети наподобие давления и температуры.
Принцип работы
Подключенный к магистрали агрегат после запуска приводной установки начинает вращение компрессора. Роторная крыльчатка устроена таким образом, что давление в процессе ее вращения повышается и воздух засасывается в компрессор. При необходимости коррекцию давления, а также кондиционирование и очистку воздуха выполняют подключенные вентиляторы. Сжатие транспортируемой смеси газоперекачивающие агрегаты реализуют в ходе адиабатического процесса, то есть без резкого повышения температурного режима (порядка 200 °C). Далее газовоздушная смесь поставляется в блок распределителя, в магистраль для дальнейшей доставки через патрубки с фильтрами или же в буферную зону хранения.
Агрегаты с поршневым компрессором
Традиционное исполнение ГПА, в котором используются двух- или четырехтактные двигатели, напрямую сопряженные с компрессорной установкой. По уровню поддерживаемого давления поршневые агрегаты разделяют таким образом:
- Системы низкого давления (до 2 МПа). Применяются на головных компрессорных узлах в составе транспортной сети, источником газового сырья в которых являются истощаемые месторождения.
- Системы среднего давления (в среднем 3-5 МПа). Задействуются преимущественно в инфраструктуре промежуточных станций в целях нормализации пропускных показателей газовых трубопроводных линий.
- Системы высокого давления (10-15 МПа). Используются для закачки сырья в подземные газохранилища на крупных компрессорных станциях.
К преимуществам поршневых газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом относят высокую степень технической надежности, ремонтопригодность и возможность применения в широких диапазонах с точки зрения показателей давления.
Центробежные агрегаты
Данное оборудование характеризуется более высокой производительностью порядка 20-30 млн м3/сут. и способностью сжимать газовоздушные смеси в 1,5-1,7 раза. Центробежные нагнетатели не имеют механических трущихся элементов, что продлевает их срок службы, исключая и потребность в регулярном использовании смазывающих жидкостей. Эта конструкционная особенность обуславливает равномерность потоков газа при высокой скорости без пульсаций. Если же говорить о слабых сторонах центробежных газоперекачивающих агрегатов, то высокая степень сжатия достигается только за счет последовательного соединения нескольких станций в один комплекс. Поэтому при высокой производительности увеличивается и расход топлива.
Система управления ГПА
Современные газоперекачивающие комплексы обеспечиваются автоматикой для контроля рабочих процессов и состояния функциональных модулей. В частности, реализуются следующие задачи:
- Регулировка нагнетателя по оборотам при подаче топливной смеси в двигатель.
- Регулировка с контролем минимально допустимых запасов по помпажу.
- Контроль аварийных состояний.
- Регуляция механических органов компрессора.
- Регистрация, обработка и вывод информации на диспетчерский дисплей.
Кроме того, эксплуатация газоперекачивающих агрегатов предусматривает контроль исправности и надлежащей настройки исполнительных средств, датчиков и линий связи. Для этого используются каналы ввода и вывода информации. В оборудовании прежних поколений все еще могут задействоваться аналоговые аппараты наподобие термопар и дискретных регуляторов.
Техническое обслуживание ГПА
На газоперекачивающих станциях действует регламент техобслуживания с комплексом работ, направленных на поддержание механики и программного обеспечения в работоспособном состоянии. В ходе ревизии агрегата проверяется конструкционная целостность, корректность функционирования исполнительных органов, оцениваются косвенные рабочие параметры, проводится диагностика систем и т. д. По результатам ревизии принимается решение о возможном ремонте газоперекачивающего агрегата с дефектоскопией эксплуатационных деталей и узлов. При капитальном ремонте может производиться замена изношенных элементов, восстановление конструкционных частей, сегментов маслопроводов и т. д. Мелкие ремонтные операции обычно связаны с восстановлением герметичности емкостей, устранением утечек и обновлением расходных материалов.
Отзывы о работе ГПА
Комбинация трубопроводных сетей и компрессорных установок по сей день считается оптимальным решением для оптимизации транспортировочных процессов применительно к нефтегазовому сырью. Как отмечают сотрудники предприятий в данной сфере, оборудование ГПА позволяет наращивать энергоэффективность магистральных линий, не снижая показатели надежности и безопасности при доставке топлива. Вместе с этим перечень функций газоперекачивающих агрегатов регулярно расширяется за счет той же автоматики, что позволяет экономить на организации вспомогательных пунктов контроля работы транспортной инфраструктуры. Что касается негативных отзывов, то они связаны с высокой стоимостью современных ГПА и технологической сложностью, требующей соответствующей квалификации от обслуживающего персонала.
Заключение
Последние годы нефтегазовая промышленность переживает этап отказа от технических средств, которые были запущены в эксплуатацию еще в 20 веке. Техническая инфраструктура приближается к предельным срокам службы, требуя обновления. Среди первых мест в этом списке занимают компрессорные станции. Нефтегазовые предприятия все активнее вводят в рабочий процесс газоперекачивающие агрегаты нового поколения, задействуя принципы компьютерного моделирования. В сочетании с новейшим инструментарием диспетчерского контроля это дает обширные возможности управления транспортировкой газа. Реальный эффект модернизации сегодня подтверждается фактическими данными по эксплуатационным характеристикам компрессорного оборудования и магистральных сетей.
