Автоматизация компрессорных станций

Компрессорные станции (КС) 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 головных КС газ не только компримируется, но и подготавливается для транспорта. Для обеспечения требований, предъявляемых к транспортируемому газу, на головных КС 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, его охлаждение.

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. К вспомогательным объектам относятся: узел редуцирования давления пускового, топливного газа и газа собственных нужд; электростанция собственных нужд или трансформаторная подстанция при внешнем источнике электроснабжения; установка утилизации тепла уходящих газов; объекты водоснабжения, канализации, очистные сооружения и т.п.

На КС магистральных газопроводов получили распространение четыре вида газоперекачивающих агрегатов (ГПА):

l поршневой компрессор с приводом от газового двигателя внутреннего сгорания (газомоторкомпрессор);

l поршневой компрессор с электроприводом;

l центробежный нагнетатель с газотурбинным приводом;

l центробежный нагнетатель с электроприводом.

Газовая турбина представляет собой ротационный двигатель, в котором внутренняя энергия рабочего тела с помощью направляющего аппарата и рабочего колеса с лопатками преобразуется в механическую энергии. Рабочим телом в газовых турбинах является смесь воздуха с продуктами сгорания природного газа (из-за малого - в пределах 3-57. - количества продуктов сгорания рабочим телом можно считать чистый воздух). Воздух сначала сжимают с помощью осевого компрессора, а затем нагревают при постоянном давлении, сжигая газ в камере сгорания. Полученное таким образом рабочее тело, имеющее запас внутренней энергии, поступает в направляющий аппарат, где эта энергия преобразуется в кинетическую энергию струи, и далее на лопатки рабочего колеса, где превращается в механическую энергию.

Упрощенная схема ГПА показана на рис.1.1.

Он состоит из следующих узлов:

l осевого компрессора ОК, повышающего давление воздуха до 0.5 МПа;

l газовой турбины высокого давления ТВД, служащей для привода компрессора;

l камеры сгорания КС, в которой происходит сжигание топлива (природного газа);

l теплообменника Т., в котором происходит дополнительный подогрев воздуха после

компрессора отработанным рабочим телом, имеющим высокую температуру;

l турбины низкого давления ТНД, служащей для привода центробежного нагнетателя;

l нагнетателя Н, являющегося полезной нагрузкой ТНД и служащего для повышения давления транспортируемого газа в газопроводе.

Рекомендуемая литература:

1. «Создание автоматизированного управления в добыче газа» И.С. Никоненко Москва НЕДРА 2001г

2. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник. В 3-х т. М.: Изд-во МГТУ, 2000.

3. Емельянов С.В., Коровин С.К. Новые типы обратной связи. Управление при неопределенности. М.: Наука, 1997.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что представляет собой газовая турбина?

2. Для чего предназначены компрессорные станции?

3. Из каких узлов состоит ГПА?

4. Что относятся к основным объектам КС?

5. Что относятся к вспомогательным объектам КС?