|
|
ОглавлениеГлава 2. Методы и приборы для измерения давления Глава 3. Методы и приборы для измерения температуры Глава 4. Методы и приборы для измерения расхода Глава 5. Методы и приборы для измерения уровня Глава 6. Методы и приборы измерения геометрических размеров Глава 7. Методы и приборы для измерения вибрации Глава 8. Измерение параметров электромагнитной совместимости Глава 9. Методы и приборы измерения свойств вещества Глава 10. Методы и приборы измерения состава вещества Глава 11. Сопряжение датчиков с системами управления Часть 2. Технологические основы испытаний. Глава 12. Организация испытаний Глава 13. Испытания на воздействия факторов внешней среды Глава 14. Испытания изделий на воздействие внешних механических и гидрогазовых факторов Глава 16. Испытания трубопроводной арматуры Глава 18. Испытания газотурбинных газоперекачивающих агрегатов Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГлава 18. Испытания газотурбинных газоперекачивающих агрегатов18.1. Назначение газоперекачивающих агрегатов18.1.1. Комплектность газоперекачивающих агрегатов. Типовые технические характеристики к газотурбинным ГПА Газоперекачивающий агрегат (ГПА) с приводом в объеме поставки включает следующие элементы заводского блочного изготовления (рис. 18.1): –входное воздухоочистительное устройство 1; –масляные радиаторы 2; –авиационный привод НК-16СТ 3; –выхлопное устройство с шумоглушителем 4; –центробежный нагнетатель природного газа 5, в объеме поставки может быть заменен центробежным компрессором, по требованию заказчика; –маслобак агрегата 6; –фундаментная металлическая рама агрегата 7; –силовая турбина агрегата с осевым воздушным компрессором 8; –подмоторная рама авиадвигателя. Рис. 18.1. Газотурбинный газоперекачивающий агрегат (ГГПА) Газотурбинный газоперекачивающий агрегат (ГГПА) комплектуется из двух элементов: газоперекачивающего агрегата (ГПА) и газотурбинного двигателя (ГТД). ГПА выполняется как центробежный нагнетатель (ЦН) природного газа со вспомогательным оборудованием, но в объеме поставки может быть заменен центробежным компрессором (ЦК), по требованию заказчика. Газотурбинный двигатель состоит из двух модулей — газогенератор и силовая турбина, со вспомогательным оборудованием. Кожух газотурбинного блока с функциями защиты от шума, вентиляции тепловыделений и обеспечения работы противопожарной системы. Входное воздухоочистительное устройство представляет собой входной тракт с воздухозаборными камерами, фильтрами и шумоглушителем, противообледенительной системой и системой очистки проточной части компрессора ГТД. Выхлопной тракт включает выхлопное устройство с шумоглушителем, выхлопной трубой и теплообменником — утилизатором тепла выхлопных газов. Выхлопной тракт может включать теплообменник — утилизатор тепла выхлопных газов преимущественно для стационарных, промышленных ГТД. Система охлаждения масла со вспомогательными устройствами маслосистемы (прямое воздушное охлаждение) обеспечивается аппаратами воздушного охлаждения (АВО). Агрегатная система автоматического управления включает систему противопомпажного регулирования ЦК. Агрегатная система подготовки топливного газа состоит из нагревателя, регулировочных кранов с блоками входных кранов и фильтрами. ГГПА снабжается агрегатной системой (установкой) пожарной сигнализации и пожаротушения. ГГПА, состоящий из элементов заводского блочного изготовления (рис. 18.1), устанавливается на заранее подготовленной площадке компрессорной станции (КС) в индивидуальном легкосборном здании (укрытии, ангаре) или контейнере с системами отопления, освещения, вентиляции, пожарной сигнализации и пожаротушения, взрывозащиты, защиты от шума и электрифицированными грузоподъемными устройствами. Система электроснабжения включает электродвигатели, силовые щиты управления, кабельную продукцию, освещение, местные аппараты защиты и управления, заземление, уравнение потенциалов. Агрегатная обвязка ГГПА обеспечивает пуск и работу агрегата на различных режимах, нормальную и аварийную остановку и вывод в горячий резерв. Агрегатная обвязка ГГПА КС состоит из блока входных агрегатных кранов, смонтированных на раме, блока выходных агрегатных кранов, обратного и антипомпажного клапанов, смонтированных на раме, газопроводов от входного агрегатного крана до нагнетателя и от нагнетателя до выходного агрегатного крана с люками-лазами, съемной защитной решеткой, заглушками для их опрессовки, фиксирующими опорно-упорными устройствами, свечным отводом и свечным краном. После сжатия на входе из ЦК газ поступает в агрегатную установку аппарата воздушного охлаждения газа. Во вспомогательное оборудование ГГПА включаются комплект трубопроводов, лестницы, площадки обслуживания, детали общей сборки, комплекты запасных инструментов и принадлежностей, содержащие запасные части и расходные материалы, специальный инструмент и принадлежности, используемые при монтаже, эксплуатации и ремонтах, эксплуатационная и ремонтная документация. Основное и вспомогательное оборудование газоперекачивающих агрегатов (ГПА) поставляется в виде блоков полной заводской готовности со смонтированным и обвязанным технологическим оборудованием, приборами и датчиками автоматики и контроля, электрооборудованием, смонтированной выведенной на клеммные коробки кабельной коммуникацией. С целью сохранности датчиков и приборов, требующих специальных условий транспортирования и хранения, допускается после заводской сборки демонтировать их из блока и транспортировать в отдельной упаковке в соответствии с инструкцией по транспортированию и хранению. Монтаж блоков на строительной площадке должен заключаться только в установке их на фундаменты, соединении блоков между собой и подключении к внешним коммуникациям. 18.2. Общие требования к газотурбинным газоперекачивающим агрегатамРекомендуемый мощностный ряд газотурбинных ГПА: 2,5–4,0–6,3– –(8,0)–10,0–(12,5)–16,0–(20,0)–25,0–(31,5) МВт. Могут быть применены другие типоразмеры ГПА, определяемые технологическими требованиями. Конструкция ГПА должна обеспечивать возможность применения в следующих вариантах компоновки: –в индивидуальном легкосборном здании (укрытии, ангаре); –в контейнерно-блочном исполнении; –в общем здании для нескольких ГПА. ГПА изготавливают в климатическом исполнении У и УХЛ категорий размещения 1 – для контейнерно-блочного исполнения и 4 – для размещения в зданиях кроме компонентов, устанавливаемых вне зданий, для которых ГПА должен оснащаться техническими и программными средствами диагностики его элементов. В конструкции ГПА должны быть предусмотрены устройства для осмотра внутренних частей с помощью бароскопа (применяется категория 1) ГОСТ 15150. «Машины, приборы и другие технические изделия. Использование для различных климатических районов, категории размещения» .Снеговые и ветровые нагрузки должны соответствовать СНиП 2.01.07-85*. «Учет снеговых и ветровых нагрузок при размещении агрегатов». Применение других исполнений ГПА дополнительно согласовывается поставщиком и заказчиком. Оборудование ГПА должно выдерживать сейсмическое воздействие интенсивностью не менее 7 баллов по шкале MSK-64. Требования повышенной сейсмостойкости должны быть согласованы между изготовителем и заказчиком. Система автоматического управления (САУ) ГПА должна обеспечивать его работу на всех рабочих режимах без непрерывного обслуживания (без постоянного присутствия обслуживающего персонала возле ГПА и в операторной), а также взаимодействие с САУ высшего уровня компрессорной станции (КС). Как правило, ГПА должен быть оснащен системой видеоконтроля за работой агрегата. Время запуска ГПА — не более 25 мин без учета предпусковой подготовки. Конструкция ГПА должна обеспечивать его пуск и остановку при любом, в том числе полном рабочем давлении в контуре ЦК. Отопление помещений (отсеков) ГПА предусматривается следующих типов: –водяное от цеховой (станционной) системы; –автономные газовоздушные или газоводяные подогреватели; –электрическое; –с помощью газовых теплогенераторов. Конструкция системы «силовая турбина — трансмиссия (промвал) — ротор ЦК» и ее упруго-демпферных опор, как правило, должна обеспечивать отстройку критических скоростей вращения от рабочего диапазона не менее 25%; в других случаях должен быть выполнен анализ динамических характеристик системы в соответствии с требованиями API 617 и API 616. Согласование номинальных (расчетных) параметров газотурбинной установки (ГТУ) и ЦК, как правило, должно удовлетворять условиям в соответствии с СТО Газпром 2-3.5-051 «Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов». Параметрическая (термогазодинамическая) диагностика ГТУ и ЦК должна обеспечиваться преимущественно штатными датчиками и осуществлять диагностические функции в составе агрегатной САУ. Основные параметры диагностирования: мощность и КПД ГТУ, газодинамические характеристики и КПД ЦК. Вибрационная диагностика и трибодиагностика (по продуктам износа в смазочном масле) должны сочетать методы и средства в составе агрегатной САУ. Конструкторскую, эксплуатационную, ремонтную документацию оформляют по ГОСТ 2.102-95 «ЕСКД. Виды, комплектность конструкторской документации»; ГОСТ 2.114-95 «ЕСКД. Технические условия», ГОСТ 2.601-2006 «ЕСКД. Эксплуатационные документы», ГОСТ 2.602-95 «ЕСКД. Ремонтная документация», ГОСТ 8.417-2002 «ГСИ. Единство величин. Межгосударственный стандарт. Государственная система обеспечения единства измерений». Газовый центробежный компрессор Состав и термодинамические свойства расчетного природного газа для определения номинальных параметров ГПА: –состав (мольные %): CH4 — 98,63; C2H6 — 0,12; C3H8 — 0,02; C4H10 — 0,1; CO2 — 1,01; N2 — 0,12; –плотность (при 20 °C и 0,101325 МПа) — 0,682 кг/м3; –удельная газовая постоянная — 506,9 Дж/кг·К; –температура на входе — плюс 15 °C. Возможные диапазоны параметров на различных газопроводах: –плотность — 0,66–0,80 кг/м3; –удельная газовая постоянная — 430–520 Дж/кг·К; –теплота сгорания — 31,8–36,0 МДж/м3. Особые свойства газа: концентрационные пределы воспламенения — от 5 до 15% в смеси с воздухом при 20 °C и 0,101325 МПа. Диапазон изменения температуры газа на входе: –30 °C ... +60 °C. Показатели примесей в газе: –механические примеси — не более 3 мг/м3, при этом доля частиц размером более 20 мкм не должна превышать 0,15 мг/м3; –содержание капельной влаги и другие характеристики газа для дожимных компрессорных станций (ДКС) и КС подземных хранилищ газа (ПХГ) устанавливается техническим заданием. Конструкция ЦК должна обеспечивать работоспособность системы уплотнений во всем рабочем диапазоне давлений, не допуская попадания газа в помещение ЦК. Рабочий диапазон регулирования частоты вращения ГПА (ротора ЦК) должен иметь пределы от 70 до 105% от номинальной частоты вращения для линейных модификаций ГПА и от 50 до 105% — для ДКС и КС ПХГ. Должно быть обеспечено технологическое измерение объемной производительности через ЦК с погрешностью около 4% с использованием его также в системе противопомпажного регулирования. В качестве измерительного устройства рекомендуется внешний конфузор на входе. Температура газа на выходе из ЦК линейных КС не должна превышать 80 °C в соответствии с СТО Газпром 2-3.5-051-2006 «Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов». При достижении этой температуры в САУ ГПА должен быть предусмотрен предупредительный сигнал. В технологических процессах компримирования, имеющих более высокие температуры, предельные ограничения определяются проектом КС. Газотурбинная установка Общие требования к газотурбинной установке Максимальная мощность (предельная рабочая мощность ГТУ, развиваемая при низких температурах атмосферного воздуха) — до 20% выше номинальной. Номинальная мощность должна обеспечиваться до температуры атмосферного воздуха +25 °C (уточняется для конкретных типоразмеров). Номинальный КПД ГТУ должен соответствовать современному техническому уровню, приведенному в табл. 18.1. Таблица 18.1 Современный технический уровень эффективности газотурбинной установки
Конструкция и производство ГТУ должны обеспечивать при поставке значения номинальной мощности и КПД без отрицательного допуска. Нагрузочная характеристика ГТУ (зависимость мощности от частоты вращения силовой турбины) должна быть пологой и допускать снижение мощности не более 5% при 70% частоты вращения. Минимальная мощность, при которой допускается длительная эксплуатация, — до 50% от номинальной мощности, для ГТУ КС ПХГ и ДКС — до 30%. Конструкция ГТУ должна допускать возможность ее использования при гидравлическом сопротивлении выхлопного тракта до 4 кПа. Конструкция ГТУ может допускать возможность отбора сжатого воздуха до 1% (с соответствующим снижением мощности и эффективности), для работы противообледенительной системы мощность ГТУ не должна уменьшаться более чем на 2%. Направление вращения роторов и валов — по ГОСТ 22378 «Двигатели газотурбинные. Определение направления вращения роторов и валов». Для передачи крутящего момента от вала силовой турбины к валу газового компрессора (нагнетателя) должна быть использована эластичная «сухая» (безмасляная) муфта, компенсирующая несоосность и тепловые перемещения валов за счет упругих элементов муфты. Воздухозаборная система Основные элементы воздухозаборной системы: входное защитное устройство; воздухоочистительное устройство (ВОУ); глушитель шума; камера; воздуховод к компрессору ГТД; противошумовая изоляция; электрооборудование; КИПиА; площадки обслуживания. Наиболее сложные атмосферные условия пылеобразования: среднегодовая концентрация пылевых частиц в очищаемом воздухе — до 3 мг/ м3; максимальная концентрация (кратковременная до 100 ч/год) — до 150 мг/м3. При поставке ГПА на известные конкретные объекты параметры пылеобразования могут уточняться. Автоматический байпасный клапан должен срабатывать при превышении допустимого уровня разрежения в воздухозаборном тракте. Конструкция клапана должна исключать возможность его примерзания в зимний период (как правило, за счет электрообогрева контактных поверхностей). ВОУ должно быть оснащено необходимыми устройствами автоматического контроля, защиты и управления в составе САУ ГПА. Выхлопная система Выхлопная система должна обеспечивать: –отвод и рассеивание продуктов сгорания ГТУ до уровня допустимых концентраций вредных выбросов в рабочей зоне по ГОСТ 12.1.005. «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования» и в населенных пунктах около КС; –возможность установки утилизационного теплообменника; –шумоглушение; –отвод паров масла из системы суфлирования ГТУ и газового компрессора (нагнетателя) после сепарации; –возможность отбора проб выхлопных продуктов сгорания через устройство отбора с целью периодического инструментального контроля и учета загрязняющих веществ в соответствии с ГОСТ Р ИСО 11042-1 «Установки газотурбинные. Методы определения выбросов вредных веществ» и СТО Газпром 2-3.5-038 «Инструкция по проведению контрольных измерений вредных выбросов газотурбинных установок на компрессорных станциях». Основные элементы выхлопной системы: –выхлопной трубопровод с фланцами, компенсаторами, теплоизоляцией (внешней или внутренней), окожушиванием, опорами; –утилизатор тепла; –глушитель шума; –дымовая труба (выхлопная шахта) с опорами. Потери полного давления для ГТУ простого цикла (от сечения на срезе выхлопного патрубка ГТУ до атмосферы), как правило, не должны превышать 1000 Па без утилизационного теплообменника. Дымовая труба (выхлопная шахта) должна быть теплоизолирована, по крайней мере, до уровня верхней образующей ВОУ. Пусковая система Для запуска и холодной прокрутки ГТУ могут быть применены следующие виды пусковых устройств (в порядке приоритетности): –электродвигатель переменного тока, 380 В, 50 Гц; –электрогидравлическое устройство; –турбодетандер (расширительная турбина), работающий на природном газе или сжатом воздухе. При использовании электростартера необходимо предусмотреть плавное (или ступенчатое) его нагружение с целью ограничения пусковых токов. Должна быть обеспечена возможность не менее трех последовательных пусков, не требующих времени для охлаждения электростартера. В качестве рабочего тела (пускового газа) при применении турбодетандера используется природный газ или сжатый воздух от станционного (цехового) источника. Давление воздуха не должно быть более 0,6 МПа. Внимание! Авторские права на книгу "Испытания нефтегазового оборудования и их метрологическое обеспечение. Учебное пособие" (Под ред. Владимирова А.И., Кершенбаума В.Я.) охраняются законодательством! |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
