Газоперекачивающий агрегат с газотурбинным двигателем это как

Типы газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом и их характеристики

Газотурбинные агрегаты, как отмечалось выше, подразделяются на: стационарные, авиационные и судовые [11].

К стационарным газотурбинным установкам, специально сконструированных для использования на газопроводах, следует отнести установки: ГТ-700-5, ГТК-5 , ГТ-750-6 ГТ-6-750, ГТН-6, ГТК-10-2-4, ГТН-25 мощностью от 4 МВт до 25 МВт;

К авиоприводным газотурбинным установкам относятся ГПА, где приводом нагнетателя является газовая турбина авиационного типа, специально реконструированная для использования на магистральных газопроводах. В настоящее время на газопроводах эксплуатируются установки типа ГПА-Ц-6,3, ГПА-Ц-6,3/76 и ГПА Ц-6,3/125 с двигателем НК-12СТ, выпускаемые Самарским моторостроительным объединением и Сумским машиностроительным объединением. Сумским машиностроительным объединением осуществляется сборка агрегата типа ГПА-Ц-16 с двигателем НК-16СТ.

К авиоприводным агрегатам относятся и установки импортного производства типа «Коберpа –182» с двигателем Эйвон 1534-1016 фирмы «Ролл-Ройс» (Великобритания») и «Центавр» фирмы «Солар» (США).

К судовым газотурбинным агрегатам следует отнести установки типа ГПУ-10 «Волна» с двигателем ДР-59Л, выпускаемые Николаевским судостроительным заводом и ДТ-90 (Украина).

В общей сложности на газопроводах на конец 2001 г. эксплуатировалось свыше 3 тыс. ГТУ различных типов и схем с общей установленной мощностью свыше 36 млн. кВт, что составляет около 85% общей установленной мощности компрессорных станций ОАО «Газпром».

Паспортные характеристики и количество газотурбинных установок различных типов, используемых в настоящее время на газопроводах характеризуются данными табл. 5.1 [12].

Типы газотурбинных установок, используемых на газопроводах

Тип ГТУ КПД,% Единичная мощность, кВт Количество ГПА, штук Суммарная мощность, кВт
Центавр ГТ-700-5 ГТК-5 ГТ-750-6 ГТ-6-750 ГТН-6 ГПА-Ц-6,3 ГТК-10 ГТК-10И ГПУ-10 ГТНР-10 ДЖ-59 Коберра-182 ГТНР-12,5 ГТК-16 ГТН-16 ГПА-Ц-16 ГПУ-16/ГПА-16 ДГ-90 ГТН-25 ГПА-Ц-25 ГТК-25И 2620/3900 6000/6500 11900/12900 20/10 99/5 19/14 58/19
ИТОГО

Анализ данных табл. 5.1 показывает, что ряд мощностей ГТУ, используемых на магистральных газопроводах ОАО «Газпром» изменяется в диапазоне от 2 до 25 мВт. Паспортный КПД, используемых агрегатов, изменяется в диапазоне 24-35 %, причем численное значение КПД агрегата обычно увеличивается с ростом его мощности.

Анализ опыта использования газотурбинных установок на магистральных газопроводах показывает, что в период развития и становления единой системы газоснабжения (ЕСГ) России, на газопроводах используется свыше двадцати различных типов этого вида привода центробежных нагнетателей, изготовленные различными заводами-изготовителями газовых турбин , что невольно приводило к рассогласованию в технологических, термодинамических и газодинамических показателях используемых установок.

В частности, это привело к тому, что среди эксплуатируемых газоперекачивающих агрегатов различной мощности, созданных в период 70-80 годов, частота вращения вала «силовая турбина – центробежный нагнетатель» изменяется в диапазоне 3700-8200 об/мин., нет единого подхода к обоснованию числа ступеней в силовых турбинах и центробежных нагнетателей исходя, например, из их нагруженности.

Все это в определенной степени свидетельствует о том, что в настоящее время ОАО «Газпром» при переходе от металлосберегающей технологии, что имело место в начальный период создания ЕСГ, к энергосберегающей, не имеет «своего» — основного типа газотурбинного энергопривода, в полной мере отвечающим требованиям энергосберегающей технологии транспорта газа. Получивший в свое время наибольшее распространение на газопроводах агрегат типа ГТК-10 в настоящее время требует реконструкции, хотя бы в части обоснования использования параметров регенеративного цикла установки и оценки использования на газопроводах подобных агрегатов в целом.

Стремление эксплуатационного персонала КС уменьшить расходы энергии на нужды перекачки газа приводят в целом ряде случаев к модернизации и реконструкции уже установленных агрегатов с целью улучшения их экономических показателей. Сюда прежде всего следует отнести перевод без регенеративных установок типа ГТН-25И и ГТН-10И для работы по регенеративному циклу, создание установок парогазового цикла типа «Бутек» на установках типа ГТА-Ц-6,3 и т.п.

Читайте также:  Средство для облегчения запуска двигателя в мороз

В последние годы развитие энергосберегающих технологий газа при транспорте газа по газопроводам вновь привлекает внимание к обоснованию использования регенеративных ГТУ на газопроводах, сопоставлению без регенеративных и регенеративных агрегатов, возможности использования и других теплотехнических мероприятий, способствующих снижению энергозатрат на транспорт газа по газопроводам.

У каждого из указанных типов привода компрессорных станций имеются свои достоинства и недостатки, потенциальные возможности и ограничения по дальнейшему развитию.

К существенным преимуществам ГПА с газотурбинным типом привода следует отнести прежде всего высокую удельную мощность на единицу массы, возможность регулирования подачей технологического газа за счет изменения частоты вращения силовой турбины ГТУ, возможность использования перекачиваемого газа в качестве топлива, относительно малый расход воды и масла сравнительно, например с поршневыми двигателями внутреннего сгорания, непосредственное вращательное движение и полная уравновешенность, что исключает необходимость в использовании мощных фундаментов, реальные возможности дальнейшего улучшения основных показателей ГТУ и, прежде всего, ее КПД.

К недостаткам большинства эксплуатируемых газотурбинных установок на газопроводах следует отнести относительно низкий их эффективный КПД и высокий уровень шума, особенно в районе воздухозаборной камеры ГТУ. Следует однако отметить, что газотурбинную установку на газопроводах необходимо рассматривать как агрегат, практически вырабатывающий два вида энергии: механическую на валу нагнетателя и тепловую в форме тепла отходящих газов, которую можно и нужно эффективно использовать для отопления служебных помещений КС в осенне-зимний период их эксплуатации и для других целей теплофикации.

В настоящее время заводы-изготовители ГПА с газотурбинным приводом осваивают производство газовых турбин нового поколения мощностью 6-25 мВт с КПД на уровне 32-36%. К таким агрегатам в первую очередь следует отнести ГПА типа ГТН-25-1, ГПА-Ц-6,3 с двигателем НК-14, ГПА-Ц-16 с двигателями АЛ-31, НК-38СТ и др. (табл. 5.2) [8].

Показатели перспективных газотурбинных установок нового поколения

Марка ГПА Марка двигателя Тип двигателя Мощность, МВт КПД,% Тем-ра перед ТВД, 0 С Степень сжатия в цикле
ГПА-2,5 ГПУ-6 ГПА-Ц-6,3А ГТН-6У ГПА-Ц-6,3Б ГПУ-10А ГПА-12 «Урал» ГПА-Ц-16С ГПА-Ц-16Л ГПА-Ц-16А ГТНР-16 ГТН-25-1 ГПА-Ц-25 ГПУ-25 ГТГ-2,5 ДТ-71 Д-336 ГТН-6У НК-14СТ ДН-70 ПС-90 ДГ-90 АЛ-31СТ НК-38СТ — — НК-36СТ ДН-80 Судовой Судовой Авиа Стацион. Авиа Судовой Авиа Судовой Авиа Авиа Стацион. Стацион. Авиа Судовой 2,5 6,3 6,3 6,3 8,0 10,0 12,0 16,0 16,0 16,0 16,0 25,0 25,0 25,0 30,5 30,0 30,5 30,0 35,0 34,0 34,0 33,7 36,8 33,0 31,0 34,5 35,0 13,0 13,4 15,9 12,0 10,5 17,0 15,8 18,8 18,1 25,9 7,0 13,0 23,1 21,8

Рассмотрение данных табл. 5.2 показывает, что и на ближайшую перспективу основными типами газотурбинного энергопривода на газопроводах останутся стационарные, судовые и авиационные агрегаты, причем последние будут использоваться все в большем и большем количестве.

Источник

Газоперекачивающий агрегат (ГПА)

Газоперекачивающий агрегат (ГПА) — предназначен для компримирования природного газа на компрессорных станциях

ГПА состоит из нагнетателя природного газа, привода нагнетателя, всасывающего и выхлопного устройств (в случае газотурбинного привода), систем автоматики, маслосистемы, топливовоздушных и масляных коммуникаций и вспомогательного оборудования.

ГПА различают: по типу нагнетателей — поршневые газомоторные компрессоры (газомотокомпрессоры) и ГПА с центробежными нагнетателями; по типу привода — ГПА с газовым двигателем внутреннего сгорания (газомоторные двигатели), с газотурбинным приводом, с электроприводом.

ГПА с газотурбинным приводом, в свою очередь, подразделяются на агрегаты со стационарной газотурбинной установкой и с приводами от газотурбинных двигателей авиационного и судового типов.

Поршневой газомоторный компрессор — ГПА, состоит из двухтактного или четырехтактного газомоторного двигателя (или электродвигателя) и непосредственно соединённого с ним горизонтального поршневого компрессора. Подразделяются на агрегаты низкого, среднего и высокого давлений.

Читайте также:  Что такое капитальный ремонт двигателя определение

Компрессоры низкого давления (0,3-2 МПа) используются главным образом на головных компрессорных станциях при транспортировке газа с истощённых месторождений и нефтяного газа с промыслов.

Применяют их также на компрессорных станциях для подачи низконапорных искусственных горючих газов.

Компрессоры среднего давления (2-5 МПа) работают в основном на промежуточных компрессорных станциях для увеличения пропускной способности газопроводов. Агрегаты высокого давления (9,8-12 МПа) устанавливают на компрессорных станциях для закачки газа в подземные хранилища.

Газомотокомпрессоры высокоэффективны в условиях переменных мощностей и степеней сжатия свыше 1,3. Основные достоинства этих ГПА: надёжность в эксплуатации; длительный срок службы; способность работать в широком диапазоне давлений; возможность регулирования производительности за счёт изменения оборотов агрегатов и объёма т.н. вредного пространства в компрессорных цилиндрах, а также возможность создания больших давлений в них. Кпд современных газомотокомпрессоров до 40%. В CCCP были наиболее распространены агрегаты мощностью 221-5510 кВт, за рубежом — 368 и 8100 кВт.

ГПА с центробежным нагнетателем широко применялись в CCCP и за рубежом на магистральных газопроводах в качестве основных агрегатов; их также используют для работы в качестве первой ступени сжатия на подземных хранилищах. Различают центробежные нагнетатели одноступенчатые (неполнонапорные) со степенью сжатия 1,23-1,25 и двухступенчатые (полнонапорные) -1,45-1,7. Центробежные нагнетатели характеризуются значительно большей, чем у поршневых компрессоров, производительностью (12-40 млн. м 3 /сутки).

В них отсутствуют внутренние трущиеся части, требующие смазки (за исключением подшипников), создаётся равномерный (без пульсации) поток газа.

Для их установки (в связи с малым весом и габаритами, а также уравновешенностью вращающихся частей) требуются меньшие помещения и сооружаются облегчённые фундаменты. При применении ГПА с центробежными нагнетателями вследствие их большой производительности упрощается технологическая схема компрессорных станций, уменьшается количество запорной арматуры и др.

Недостаток неполнонапорных центробежных нагнетателей — необходимость включения в работу 2 х последовательно соединённых агрегатов для достижения степени сжатия газа 1,45-1,5. Это приводит к увеличенному расходу топливного газа в газотурбинной установке. Кпд агрегатов с центробежными нагнетателями до 29%, с регенератором тепла до 35%. Приводом ГПА служит газотурбинная установка или электродвигатель. В CCCP изготовливались ГПА с газотурбинным приводом мощностью 6, 10, 16 и 25 тысяч кВт.

Газотурбинные установки авиационного и судового типов отличаются (от стационарных) небольшими габаритами и массой, что позволяет осуществлять их окончательную сборку на заводах-изготовителях и поставлять на компрессорные станции в готовом виде. ГПА с приводом от установок авиационного типа выполняются в блочно-контейнерном варианте . Поставляются на компрессорные станции со встроенными в них системами пожаротушения и взрывобезопасности. В качестве электропривода в ГПА используют асинхронные двигатели мощностью 4500 кВт и синхронные от 4000 до 12500 кВт. Наибольшая эффективность применения ГПА с электроприводом достигается при расположении компрессорных станций не далее 300 км от линии электропередач.

Для ГПА всех типов созданы системы автоматики, обеспечивающие пуск и работу агрегата в автоматическом режиме, защиту при возникновении аварийных режимов, сигнализацию о неисправностях и действии защит, контроль объёмной производительности нагнетателя, автоматическое поддержание заданной температуры и давления масла при аварийной остановке агрегата и др.

Каждый тип компрессоров имеет индивидуальные особенности как конструктивного, так и функционального характера. Именно поэтому, когда вы выбираете компрессор для ГПА или дожимной компрессорной установки, важно в полной мере учитывать условия его работы и требования, предъявляемые к его техническим характеристикам.

Наибольшее значение имеют следующие параметры:

  • объем перекачиваемого газа;
  • давление и температура газа на входе/выходе;
  • химический состав и влажность перекачиваемого газа;
  • характеристики места инсталляции ГПА (максимальная и минимальная температура воздуха, высота над уровнем моря);
  • тип используемого привода;
  • предполагаемая годовая наработка в часах;
  • класс исполнения (взрывозащищенный, сейсмостойкий и др.);
  • допустимое содержание масла в газе на выходе;
  • тип автоматики (электрическая или пневматическая).
Читайте также:  Шаговый двигатель холостого хода принцип работы

Определенные виды компрессоров лучше использовать в следующих условиях:

  • Компрессор поршневой — высокие степени повышения давления и высокие абсолютные давления, переменные режимы, сравнительно небольшие потоки и мощности (до 6 МВт).
  • Компрессор винтовой — высокие степени повышения давления при небольших абсолютных давлениях и небольших перепадах давления, переменные режимы, сравнительно небольшие потоки и мощности (до 2000 кВт).
  • Компрессор центробежный — большие потоки и мощности, предпочтительно небольшие степени повышения давления и невысокие абсолютные давления, постоянные режимы.

ГПА различают по типу привода — ГПА c газовым двигателем внутреннего сгорания (газомоторные двигатели), c газотурбинным приводом, c электроприводом.

Источник

Он доставляет газ: как устроен магистральный компрессор

Газ по трубопроводу движется за счёт давления, которое создаётся на расположенных вдоль трассы компрессорных станциях. Сегодняшний рассказ ТГД о главном элементе такой станции – компрессорной установке на основе газотурбинного двигателя.

На магистральных газопроводах, пролегающих между городами и странами, давление может достигать довольно больших значений – до 11,8 МПа. Для сравнения, в сети, к которой подключены жилые дома, давление газа не превышает 0,03 МПа.

Давление создаётся на расположенных вдоль магистрального трубопровода компрессорных станциях.

Как правило, на одной станции действуют несколько газоперекачивающих агрегатов, состоящих из нескольких ключевых узлов, среди которых воздухоочистительная установка, система охлаждения, система автоматики и др.

Двигатель

Сердцем газоперекачивающего агрегата является газотурбинный двигатель, который приводит во вращение центробежный компрессор. Собственно, он и создаёт то самое гигантское давление.

На фото ниже приведена газотурбинная установка (ГТУ) Т32 производства петербургского АО «РЭП Холдинг». Установка может использоваться в составе газоперекачивающего агрегата ГПА-32 «Ладога» для транспортировки природного газа по магистральным трубопроводам с рабочим давлением от 5,5 до 12,0 Мпа.

Судя по логотипам, установки данного типа используются «Газпромом» в проекте «Северный поток — 2». Размеры этой «крошки» легко понять, глядя на стоящего рядом человека. Без обвязки длина двигателя составляет 17,5 м, ширина – 4,4 м, высота – 4,7 м. Весит газовая турбина с опорной рамой 70 тонн.

Что касается основных характеристик, то используемый газотурбинный двигатель выдаёт мощность на валу не менее 32 МВт, КПД турбины – не менее 36%. Во время работы ежесекундно турбина потребляет 1,78 кг природного газа.

Собственно сам газотурбинный двигатель включает в себя осевой компрессор, камеру сгорания с шестью жаровыми трубами, турбину газогенератора и свободную турбину.

Компрессор

Вот так выглядит центробежный компрессор в разрезе. Как раз здесь и происходит компримирование (сжатие) газа. Создаваемое компрессором давление «двигает» газ по трубе магистрального трубопровода диаметром до 1,4 м.

Предполагается, что ротор будет вращаться с частотой 5714 об/мин. При необходимости максимальная частота вращения может достигать 7500 об/мин.

Назначенный ресурс установки составляет 200 тыс. часов, межремонтный ресурс – 48 тыс. часов.

Вторая жизнь в генерации

Интересно, что газотурбинная установка Т32 может использоваться не только в качестве компрессора газоперекачивающей станции, но и как составная часть электростанции.

При замене компрессора на генератор получается энергоблок, способный вырабатывать электрическую и тепловую энергию.

Ещё один вариант – использовать ГТУ в качестве энергетической установки судна или корабля. Но здесь много своих нюансов, к которым ТГД ещё обязательно вернётся.

Если Вам понравилась публикация, поделитесь ею с друзьями в социальных сетях.

Источник

Adblock
detector