Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Устройство и эксплуатация компрессорной станции

Содержание

С.

1. Задание на курсовой проект………………………………...……2

2. Введение………………………………………………………...…3

3. Назначение компрессорных станций…………………………….5

4. Общая характеристика предприятия…………………………….5

5. Компрессорный цех №6………………………………………….7

6. Компановка оборудования ГПА…………………………………8

7. Схема крановой обвязки ГПА…………………………………..10

8. Газотурбинная установка ГТН-25………………………………11

8.1 Оборудование, входящее в состав ГТУ………………………11

8.2 Устройство и работа ГТУ……...………………………………12

9. Центробежный нагнетатель……………………………………..13

9.1 Основные технические характеристики ЦБН 650-22-2………14

9.2 Принцип работы центробежного нагнетателя………………..15

10. Маслоснабжение газотурбинной установки ГТН-25…………15

11. Система смазки и уплотнения нагнетателя…………………...21

12. Правила эксплуатации системы маслоснабжения……………22

13. Расчет потребности масла на заполнение маслосистем

и пуско-наладку вновь вводимых или заменяемых ГПА….……..24

14. Проверочный расчет маслосистемы…………………………..25

14.1 Гидравлический расчет маслопровода……………………....25

14.2 Гидравлический расчет коллектора………………………….28

Литература………………………………………………………….31

Введение

Вопрос надежности газоперекачивающих агрегатов при их эксплуатации является одним из важнейших направлений работы эксплуатационного персонала. Правильный и качественный процесс маслоснабжения является одним из основных аспектов данного вопроса. Система маслоснабжения применяется для смазки, регулирования и уплотнения газотурбинных двигателей и нагнетателей. Поэтому анализ системы маслоснабжения компрессорной станции и ее эксплуатации является одним из важнейших вопросов в подготовке инженеров данного профиля.

Назначение компрессорных станций

Компрессорные станции магистральных газопроводов предназначены для компримирования транспортируемого газа до давления, обеспечивающего его подачу от источников газа до газораспределительных станций потребителей. Основными параметрами КС являются количество транспортируемого газа, давление и температура газа на входе и выходе станции.

По технологическому принципу КС делятся на головные, размещаемые обычно в непосредственной близости от месторождений газа, и на промежуточные, располагаемые по трассе газопровода, в соответствии с его гидравлическим расчетом, на площадках, выбранных в процессе изысканий.

На ГКС газ не только компримируется, но и подготавливается для транспорта. Для обеспечения требований, предъявляемых к транспортируемому газу, на головных станциях газопровода производится сепарация, осушка, очистка, удаление сероводорода и углекислоты, охлаждение и замер количества газа. На промежуточных КС обязательно производится очистка газа от механических примесей и, при необходимости, охлаждение газа.

По типу применяемых на них газоперекачивающих агрегатов КС разделяют на:

- станции, оборудованные поршневыми компрессорами с газомоторным приводом (газомотокомпрессорами);

- станции, оборудованные центробежными нагнетателями с приводом от электродвигателей.

Бесперебойная работа КС обеспечивается согласованным функционированием всего комплекса сооружений, который по степени значимости может быть разделен на объекты основного и вспомогательного назначения. К основным объектам КС относятся: площадки приема и пуска очистных устройств; установки очистки газа от механических примесей; компрессорный цех; коллекторы газа высокого давления; узел охлаждения газа.

Вспомогательное оборудование

К объектам вспомогательного назначения относятся: узел редуцирования давления пускового, топливного газа и газа собственных нужд; электростанция собственных нужд или трансформаторная подстанция при внешнем источнике энергоснабжения; котельная или установка утилизации тепла уходящих газов; склад горюче-смазочных материалов; ремонтно-эксплуатационный блок; служебно-эксплуатационный блок; служба связи; объекты водоснабжения, канализации и очистные сооружения.

Общая характеристика предприятия

Бардымское линейное производственное управление магистральных газопроводов (ЛПУ мг) входит в состав предприятия "Пермтрансгаз" в качестве структурного подразделения.

Предметом деятельности Бардымского ЛПУмг является транспортировка газа.

В состав ЛПУ мг входят действующие на началах внутреннего хозяйственного расчета следующие производственные службы:

- Газокомпрессорная служба (ГКС);

- Линейно-эксплуатационная служба (ЛЭС);

- Служба контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИП и А) ;

- Атотранспортная служба (АТС);

-Служба тепловодоснабжения;

- Cлужба связи;

- Ремонтно-строительные участки;

и др.

Бардымское ЛПУ мг обслуживает 139-и километровый участок трубопроводов от границы участка Алмазного ЛПУ мг до границы участка Чайковского ЛПУ мг. Компримирование газа происходит по шести магистралям:

Уренгой - Ужгород

Уренгой - Центр 1

Уренгой - Центр 2

Ямбург - Елец 1

Ямбург - Елец 2

Ямбург - Западная граница ("ПРОГРЕСС")

Характеристика перекачиваемого газа:

Номинальный состав газа поступаемого в нагнетатель в % по объему:

Метан СН₄ 98,63

Этан С₂Н₆ 0,12

Пропан С₃Н₈ 0,02

Бутан С₄Н₁₀ 0,1

Азон N₂ 0,12

Углекислый газ СО₂ 1,01

Газ не токсичен, горюч, взрывоопасен при содержании газа в воздухе от 5 до 17 % по объему, по коррозионному воздействию на металлы - нейтрален.

Компрессорный цех №6

Соединенные в определенной последовательности и по определенным правилам газоперекачивающие агрегаты (ГПА), трубопроводы, пылеуловители, аппараты воздушного охлаждения (АВО) и технологические краны различных диаметров

образуют технологическую схему компрессорного цеха (КЦ).

КЦ №6 обслуживает магистральный газопровод Ямбург - Западная граница ("ПРОГРЕСС").

Технические показатели газопровода:

- диаметр газопровода на данном участке Д_у, мм 1400

- рабочее давление Р, МПа 7,5

- проектная пропускная способность Q, млрд.м³/год 42

КЦ-6 был введен в эксплуатацию в 1988 году; входит в состав Бардымского ЛПУ мг и обслуживает газопровод "ПРОГРЕСС" на участке с 1705 по 1844 км. (длина участка 139 км.)

В КЦ осуществляются следующие технологические процессы:

- очистка газа от механических примесей;

- cжатие газа;

- охлаждение газа;

- измерение и контроль технологических параметров;

- управление режимом газопровода;

- изменение числа и режимов работы газоперекачивающего агрегата (ГПА).

В КЦ с тремя ГПА-25 газ подается с узла подключения магистрального газопровода по подводящему трубопроводу диаметром 1400мм в коллектор,

диаметром 1000мм, установки очистки. В пылеуловителях установки газ очищается от пыли и конденсата и поступает во внутриплощадочные коллекторы. Пыль и конденсат из пылеуловителей собирают в дренажную емкость. Из двух коллекторов КЦ газ поступает в нагнетатели ГПА, где производится его компримирование до расчетного давления. Далее газ по трубопроводам поступает на установку охлаждения газа через коллектор, и, пройдя через воздушные холодильники, возвращается в магистральный газопровод.

КЦ оснащен двухступенчатым центробежным нагнетателем 650-22-2 с приводом от газотурбинной установки ГТК-25.

ГТУ - машина преобразующая тепловую энергию в механическую, состоящая из компрессора, теплового устройства для нагрева рабочего тела, турбины, системы регулирования и вспомогательного оборудования. Полезная мощность совершается за счет внутренней энергии газового потока, поступающего с большой скоростью на лопатки ротора турбины.

Компоновка оборудования ГПА

Компоновка оборудования ГПА включает в себя: раму, контейнер, приводной двигатель, выхлопную улитку, переходник и нагнетатель.

Кроме того, в турбоблоке размещены следующие отдельные сборочные единицы: масляная система, система обогрева, пожаротушения, автоматического регулирования ГПА, в отсеке нагнетателя установлен ручной передвижной кран грузоподъемностью 5т и ручная таль грузоподъемностью 1т, на задней стенке отсека нагнетателя расположен вентилятор.

УЛИТКА предназначена для плавного торможения поворота потока на 90⁰ .

ПЕРЕХОДНИК является составной частью выхлопного устройства. Крутящий момент передается от привода двигателя к нагнетателю через зубчатую муфту, которая допускает продольное и осевое смещение соединяемых валов до 1мм.

УСТРОЙСТВО ПОДВОДА ЦИКЛОВОГО ВОЗДУХА предназначено обеспечивать эффективную очистку циклового воздуха от пыли в соответствии с санитарными нормами окружающей среды от пыли.

БЛОК ШУМОГЛУШЕНИЯ состоит из двух шумоглушителей пластинчатого типа и предназначен для снижения уровня звука до 80 ДБ.

ВСАСЫВАЮЩАЯ КАМЕРА служит для направления очищенного газа в ВОУ циклового воздуха к компрессору.

ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ БЛОК предназначен для формирования равномерного потока воздуха перед ВНА.

БЛОК МАСЛООХЛАЖДЕНИЯ предназначен для охлаждения масла в системе маслоснабжения.

БЛОК ВЕНТИЛЯЦИИ обеспечивает вентиляцию отсека двигателя при аварийном отключении энергии.

БЛОК МАСЛОАГРЕГАТА предназначен для размещения маслоагрегатов и арматуры масляной системы, что позволяет производить их безопасное обслуживание при работе ГПА.

ВЫХЛОПНОЕ УСТРОЙСТВО служит для отвода из турбоблока выхлопных газов двигателя с минимальными гидравлическими потерями, преобразования кинетической энергии в энергию давления глушения шума выхлопа.

СИСТЕМА ПОЖАРОТУШЕНИЯ обеспечивает пожарную защиту отсеков двигателя и нагнетателя за счет своевременного обнаружения очага загорания и последующего его тушения путем автоматической подачи огнегасящего вещества.

ПРОТИВООБЛЕДИНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА служит для обогрева горячим воздухом после компрессора лопаток входного направляющего аппарата, ребер и конфузора входного патрубка.

к СтВ к УЗ ДГ

ЗС СК

11 10 12 9 4 1 6 6Р 2

Кольцо 5

Пусковой Топливный Технологический

газ газ газ

Схема крановой обвязки ГПА

Газотурбинная установка ГТН-25

Газотурбинная установка ГТН-25, входящая в состав ГПА, предназначена для сжатия и транспортирования газа по магистральным газопроводам и служит приводом центробежного нагнетателя природного газа.

ГТН-25 является блочным автоматизированным агрегатом промышленного типа для бесподвальной установки на компрессорной станции (КС). ГТУ выполнена по простому циклу, трехвальной, с прямоточным движением рабочего тела и осевым входом в компрессор. Выхлоп продуктов сгорания в зависимости от конкретных условий компоновки КС может осуществляться вверх или в сторону. Агрегат размещается в легкосборном индивидуальном здании (укрытии) с разделительной стенкой между помещениями ГТУ и нагнетателя.

Технические данные:

-мощность на муфте нагнетателя, МВт 28,5

-КПД, отнесенный к мощности на муфте нагнетателя , % 29

-среднемассовая температура продуктов сгорания на входе

в турбину не более , ⁰С 900

-частота вращения вала турбины высокого давления (ТВД), об/мин 5100

-частота вращения вала турбины низкого давления

(ТНД), об/мин 4400

-частота вращения вала силовой турбины

(СТ), об/мин 3700

Оборудование, входящее в состав ГТУ:

-блок турбогруппы;

-система маслоснабжения;

-cистема автоматического регулирования (ССАР);

-установка воздушных маслоохладителей;

-система КИП и А;

-трубопроводы;

-КУВ;

Устройство и работа ГТУ

Газотурбинная установка состоит из:

- двух компрессоров: компрессор низкого давления (КНД) и компрессор

высокого давления (КВД);

- трех турбин: ТВД, ТНД и СТ.

Компрессор низкого давления, приводимый турбиной низкого давления и компрессор высокого давления, приводимый турбиной высокого давления, входят в блок газогенератора и служат для производства рабочего тела для силовой турбины.

Силовая турбина вместе с диффузором и выхлопным патрубком, образующие блок силовой турбины, являются приводом центробежного нагнетателя (ЦН).

ГТУ выполнена в общем корпусе цилиндрической формы, имеющем горизонтальный и ряд вертикальных разъемов.

Корпус турбокомпрессора состоит из корпусов компрессоров и турбин, в которых расположены корпуса подшипников со вкладышами для установки роторов КНД, ТНД, КВД-ТВД, СТ. Ротор ТНД проходит внутри ротора КВД-ТВД.

Для проворота ротора КВД-ТВД при пуске, служит валоповоротное устройство, а для проворота КНД-ТНД - мотор-редуктор.

Пуск агрегата осуществляется при помощи пускового турбодетандера, работающего на перекачиваемом газе.

ГТУ работает по схеме открытого цикла. Воздух из атмосферы через КУВ засасывается и последовательно сжимается сначала в КНД, а затем в КВД. Далее воздух попадает в камеру сгорания, куда подается и топливо. Продукты сгорания направляются на ТВД и ТНД, которые приводят КВД и КНД, затем поступают на СТ, вращающую нагнетатель.

После турбины продукты сгорания выбрасываются и атмосферу через дымовую трубу. ГТУ позволяет производить установку утилизатора тепла за турбиной с соответствующим уменьшением полезной мощности.

Общий корпус ГТУ состоит из всасывающей части КНД, корпуса КНД, корпуса блока среднеосевых компрессоров, корпуса КВД и корпуса турбины, соединенных между собой по вертикальным фланцам.

Центробежный нагнетатель

Центробежный нагнетатель (ЦН) типа 650 представляет собой полнонапорную двухступенчатую центробежную машину, предназначенную для параллельной схемы работы на КС. Вместе со вспомогательным оборудованием и первичными датчиками САУ нагнетатель смонтирован на раме и представляет собой транспортно-монтажный блок.

ЦН служит для сжатия природного газа и его перекачки по магистральным газопроводам.

Корпус ЦН изготавливается из высококачественных конструкционных сталей.

Корпус сварно-литой, с торцевых сторон закрывающийся крышками, которые крепятся к корпусу шпильками.

Ротор ЦН- сборный, имеет кованный вал и кованное основание колес, на которых фрезируются спирального типа лопатки. Лопатки закрываются покрышками, крепящимися заклепками или сваркой. Все колеса надежно с натягом насажены на валы и крепятся шпонками. Каждый ротор состоит из необходимого числа колес, шеек под опорные подшипники, упорного диска под упорный подшипник, диска реле осевого сдвига, специальных уступов и буртов под уплотнения и полумуфты для связи с ротором СТ.

Перед каждым колесом предусмотрен входной конфузор в виде улитки. Это конструкция ассиметричной формы, за счет которой газ направляется в колеса ЦН. На выходе из каждого колеса предусмотрены выходные диффузоры, где газ сжимается. Колесо ЦН с обеих сторон уплотняется.

Вся ходовая часть машины, включая ротор, неподвижные элементы проточной части, уплотнения и подшипники образуют единый узел-пакет, который может быть легко заменен в процессе эксплуатации.

Основные технические характеристики

ЦБН 650-22-2

- производительность объемная,

при 20 ⁰С и 0,01013 Па (760 мм. Рт. Ст.), м³/с, м³/сут. 544; 47*10⁶

- производительность объемная,

отнесенная к условиям всасывания, м³/с, м³/мин. 9,66; 580

- давление газа конечное при выходе из нагнетательного

патрубка, МПа, кгс/см² 7,45; 76

- температура газа при выходе из нагнетательного

патрубка, К, ⁰С 314; 41

- мощность, потребляемая на муфте турбины, МВт 25,5

Параметры, указанные в таблице, должны обеспечиваться нагнетателями при следующих условиях:

- давление газа, начальное, абсолютное, при входе

во всасывающий патрубок нагнетателя, МПа, кгс/см² 5,18; 52,78

- температура газа при входе во всасывающий патрубок

на нагнетателе, К, ⁰С 288; 15

- плотность газа, отнесенная к 293К, 20⁰С

и 0,1013 МПа, 760 мм.рт.ст. 0,68

- частота вращения

ротора нагнетателя номинальная, с^-1, об/мин 61,66; 3700

Принцип работы ЦН

Газ входит в колесо с определенным давлением и скоростью. Ротор ЦН постоянно получает энергию вращения от силовой турбины. Каждая частица газа участвует в двух движениях: скользит по спирали лопатки и отбрасывается колесом по ходу вращения. По мере удаления от центра к периферии колеса, скорость газа непрерывно растет. За счет вращения ротора, в колесе нагнетателя газ набирает скорость, а за колесом на выходе возрастает напор.

Маслоснабжение газотурбинной установки

ГТН-25

Применяемое масло: турбинное Тп22.

Физические характеристики масла:

- плотность r₂₀, кг/м³ 900

- удельная теплоемкость масла с_рм, Дж/(кг*⁰С) 2100

- вязкость масла n₅₀, мм²/с 21,3

- вязкость масла n₂₀, мм²/с 100

На КЦ-6 масло завозится с железодорожных цистерн с ближайшей станции Чернушка Горьковской ЖД на специальном автомобильном транспорте.

Система маслоснабжения предназначена для подачи масла на смазку подшипников турбин, компрессора и нагнетателя, торцевых уплотнений нагнетателя, зубчатых муфт, клапана расцепного устройства и регулятора скорости вала ТНД. Система принудительная, циркуляционная.

Система маслоснабжения включает в себя следующие основные элементы:

- блок маслоснабжения;

- воздушные маслоохладители;

- маслопроводы.

Масло требуемого качества с температурой не ниже +5⁰С заливается в маслобак из стационарной системы. При пуске и нормальной остановке агрегата масло нагнетается в систему пусковым масляным насосом с приводом от воздушной турбины.

Масло работает в следующих системах ГТУ:

- системе смазки;

- системе регулирования;

- системе уплотнения ЦН;

После пуска газовой турбины и частичной загрузки нагнетателя пусковой масляный насос автоматически отключается сдвоенным обратным клапаном КОI, т.к. давление за главным насосом становится больше чем за пусковым.

Масло после КОI поступает через регулятор производительности (РП) в маслоохладитель. Охлажденное масло проходит через фильтр по коллектору смазки к подшипникам турбогруппы и в маслопровод нагнетателя. Далее масло сливается в маслобак.

Для предотвращения попадания масляных паров в машинный зал осуществляется удаление их из маслобака и картеров подшипников турбогруппы отсасывающим устройством (ОУ), подсоединенным к воздушному пространству маслобака. Пары масла и воздух поступают в сепаратор. Отделившееся масло из картера стекает через дренажную трубу в маслобак, а воздух выбрасывается в выхлопной газопровод турбины.

Блок маслоснабжения включает в себя масляный бак, блок паюсов, три фильтра очистки масла, отсасывающее устройство, сепаратор и указатель уровня масла.

На каждом агрегате установлен маслобак емкостью 24 м³, имеются маслоохладители, сеть напорных и сливных трубопроводов, обратные клапаны, сдвоенные обратные клапаны, дроссельные шайбы (устанавливаются на подводах масла к узлам смазки и регулируют расход масла), инжекторы и насосы (пусковой, уплотнительный, главный масляный, импеллер и резервный).

Маслобак состоит из корпуса и двух крышек. Корпус маслобака сварной из листовой стали. Внутри корпуса имеются стойки, воспринимающие нагрузку от оборудования, установленного на крышках. К стойкам приварены направляющие, в которые вставляются съемные перегородки, разделяющие корпус на два отсека (для грязного и для чистого масла). Перегородки обеспечивают также увеличение пути движения масла от места слива из подшипников до места забора насосом, с целью частичного выделения воздуха из масла.

За воздухоотделительными камерами в корпусе маслобака помещен электродвигатель для подогрева масла перед пуском агрегата.

На боковых стенках бака имеются отверстия для слива масла, а также рамы для подъема и цапфы для кантовки бака.

Крышка маслобака состоит из двух половин: левой и правой, которые скреплены между собой шпильками. Это позволяет снимать правую крышку не снимая левой и производить осмотр и чистку бака. Обе крышки снабжены ребрами жесткости, приспособленными для подъема.

На левой крышке установлены: блок насосов, три фильтра очистки масла, указатель уровня, регулятор турбонасоса и регулятор производительности насоса.

На правой крышке расположены отсасывающее устройство и сепаратор.

Электронагреватель масла предназначен для подогрева масла в маслобаке за счет преобразования электрической энергии в тепловую.

Электронагреватель масла состоит из 24-х трубчатых электронагревателей типа НММ-3,0/2,0 № 260, которые представляют собой тонкостенную металлическую трубу со спиралью. Пространство между спиралью и тубой и внутри спирали заполнено наполнителем. Торцы электронагревателей заполняются влагозащищающими термостойким лаком (герметиком), обеспечивающим работоспособность при температуре в зоне герметизации не более 120⁰ С. Контактные стержни изготавливаются из стальной проволоки, а на выступающие части стержней надеваются фарфоровые изоляторы, гайки и шайбы. Потребляемая мощность электродвигателя -48 кВт.

Трубчатые электронагреватели установлены в коробку, которая вставляется в маслобак и крепится шпильками и гайками. Крепление и уплотнение нагревателей производится втулкой и сальниковым устройством.