Методы предупреждения нерасчетных режимов центробежных нагнетателей газа на магистральных газопроводах.

(Слайд №24)

Для предупреждения нерасчетных режимов работы центробежных нагнетателей газа на магистральных газопроводах применяют следующие методы:

1. Управление режимом работы магистрального газопровода (управление магистральными кранами);

2. Управление расходом газа через центробежный нагнетатель с помощью специальной системы антипомпажного регулирования (АПР) и защиты.

3. Изменение режима работы центробежного нагнетателя (частоты вращения приводного двигателя газоперекачивающего агрегата)

4. Применение в центробежных нагнетателях сменной проточной части.

Рассмотрим подробнее устройство и принцип работы системы антипомпажного регулирования центробежного нагнетателя.

(Слайд №25)

Управление расходом газа через центробежный нагнетатель осуществляется с помощью исполнительных устройств (байпасного крана, регулирующего клапана), управление которыми осуществляется специальной системой антипомпажного регулирования и защиты. Исполнительные устройства производят перепуск части газа с выхода нагнетателя на его вход (на всасывание). Этим обеспечивается устойчивая работа центробежного нагнетателя при неблагоприятной характеристике по расходу газа в сети (магистральном газопроводе).

(Слайд №26)

При открытии байпасного крана (регулирующего клапана) нагнетатель подает газ как в сеть (в магистральный газопровод), так и в линию всасывания (перепуск газа на вход).

При этом расход газа через нагнетатель увеличивается и рабочая точка на газодинамической характеристике нагнетателя перемещается в вправо и удаляется от границы помпажа (см. рисунок 9).

Примечание: рабочая точка - точка равенства расхода газа в центробежном компрессоре и в газодинамической сети.

Рисунок 9. Совмещенные газодинамические характеристики центробежного нагнетателя первого типа и газопровода.

(Слайд №27)

В зависимости от контура регулирования системы антипомпажного регулирования (АПР) существуют два подхода:

§алгоритм, обеспечивающий полное открытие исполнительного устройства системы АПРпри уменьшении расхода газа через нагнетатель ниже 10% от границы помпажа. Алгоритм оценивает скорость изменения величины перепада давления на конфузоре ЦБН.

§алгоритм, измеряющий удаленность режима работы нагнетателя от границы помпажа и вычисляющий необходимую степень открытия исполнительного устройства системы АПР.

В качестве исполнительного устройства системы АПР может применятся шаровой кран или регулирующий клапан с характеристикой по пропускной способности в диапазоне 0…100%.

Основным недостатком использования шаровых кранов в качестве исполнительного устройства системы АПР является сужение рабочего диапазона производительности центробежного нагнетателя. Дело в том, что в некоторых случаях на компрессорных станциях может быть необходима длительная работа нагнетателя вблизи границы помпажа. Например, требуемая общая производительность компрессорного цеха должна быть такой, что два нагнетателя не могут обеспечить данный расход, а для трёх она настолько мала, что приводит к необходимости работы нагнетателей в режиме минимальной производительности. При незначительном возмущении по расходу или давлению газа может оказаться, что режим работы нагнетателя сместится к границе помпажа. Система антипомпажного регулирования в этом случае полностью открывает байпасный кран, что приведет к резкому увеличению нагрузки на ГПА. Когда производительность нагнетателей стабилизируется, система регулирования снова закрывает байпасный кран. Такой процесс будет происходить циклически или непрерывно, «раскачивая» систему «нагнетатель + трубопроводная обвязка» ГПА и создавая в ней ударные нагрузки.

Более предпочтительным является создание систем антипомпажного регулирования с использованием регулирующего клапана, что предполагает приоткрытие проходного сечения клапана на некоторую величину, обеспечивающую необходимый расход газа через нагнетатель и соответственно необходимую удаленность рабочей точки от границы помпажа. Создание таких систем антипомпажного регулирования стало возможно с появлением антипомпажных клапанов с аналоговым управлением, способных точно и быстро открываться на заданную величину.

Параметры регулирующего клапана определяются разработчиком с учетом следующих критериев:

-пропускная способность клапана должна обеспечивать предотвращение помпажа при любых возможных условиях эксплуатации;

-быстродействие клапана должно быть адекватным скорости действующих возмущений;
-предпочтительная характеристика клапанов линейная или равнопроцентная;
-клапан должен устанавливаться как можно ближе к нагнетательному фланцу центробежного нагнетателя, чтобы объем трубопроводной обвязки перед клапаном был минимальным (снизить инерционность системы);