Обоснование метода повышения эффективности газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях магистральных газопроводов

РЕФЕРАТ


Выпускная квалификационная работа 72 страниц, 20 рисунков, 33 таблиц, 37 источников, 1 приложение.

Ключевые слова: газотурбинная установка, компрессорная станция, эффективность, мощность, газоперекачивающий агрегат, аппарат воздушного охлаждения.

Объект исследования: Газоперекачивающий агрегат компрессорной станции.

Цель работы: обоснование метода повышения эффективности газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях магистральных газопроводов на примере компрессорной станции «Зейская» .

Для достижения поставленной цели рассмотрены следующие задачи:

• Анализ технологических характеристик компрессорной станции «Зейская».

2. Изучение технических характеристик и показателей эффективности основного и вспомогательного оборудования компрессорной станции «Зейская».

• Обоснование метода повышения эффективности газоперекачивающих агрегатов.

• Расчет показателей энергетической эффективности газоперекачивающего агрегата.

5. Разработка мероприятий по безопасной эксплуатации основного и вспомогательного оборудования компрессорной станции.

Экономическая эффективность/значимость работы: определена эффективность введения новых агрегатов, что позволит снизить расход топлива до 42 %.



























2

ABSTRACT



Final qualifying work 72 pages, 20 figures, 33 tables, 37 sources, 1 application.

Key words: gas turbine plant, compressor station, efficiency, power, gas compressor unit, air cooler.

Research object: compressor station.

Purpose of the work: substantiation of a method for increasing the efficiency of gas compressor units at compressor stations of main gas pipelines using the Zeyskaya compressor station as an example.

To achieve this goal, the following tasks are considered.

• Analysis of the technological characteristics of the compressor station "Zeyskaya".

2. Study of the main units and elements of the Zeyskaya compressor station and their purpose.

3. Substantiation of methods for improving the efficiency of gas-pumping units at compressor stations of main gas pipelines.

• Determine methods for improving energy efficiency.

5. Choice and substantiation of the method for increasing the efficiency of gas turbine operation

6. Selection and justification for increasing the efficiency of the gas compressor unit at the compressor station by reconstructing the casing and impellers of the centrifugal blower of natural gas.

7. Prove by mathematical calculations that this method can be used as an increase in the efficiency of the GPU.

Economic efficiency/significance of the work: the effectiveness of the introduction of new units has been determined, which will reduce fuel consumption by up to 42%.













3

Сокращения и обозначения

• настоящей выпускной квалификационной работе применены следующие сокращения

• обозначения:

АД – асинхронный двигатель;

АВГ – аппарат воздушного охлаждения горизонтальный; АВО – аппарат воздушного охлаждения;

БПТИГ – блок подготовки топливного, пускового и импульсного газа; ВПГ – высоконапорный парогенератор; ВЭР – внутренние энергоресурсы;

ГКС – головная компрессорная станция;


ГПА – газоперекачивающий агрегат;


ГТД – газотурбинный двигатель;


ГТС – газотранспортная система;

ГТУ – газотурбинная установка;

ГПЗ – газоперерабатывающий завод;

ДКС – дожимная компрессорная станция;

ЕСГ – единая система газоснабжения;

КПД – коэффициент полезного действия;

КС – компрессорная станция;

КС^* – камера сгорания;

КУ – котел-утилизатор

ЛКС – линейная компрессорная станция;

МГ – магистральный газопровод;

4

НПГ – низконапорный парогенератор;

ОК – осевой компрессор;

ПГУ – парогазовая установка;

ПХГ – подземное хранилище газа;

ПЧ – преобразователь частоты;

РТ – регенеративный теплообменник;

САУ – система автоматического управления; ТА – теплообменный аппарат; ТВД – турбина высокого давления; ССТ – свободная силовая турбина; ЦК – центробежный компрессор;

ЦПДД – центральный производственно-диспетчерский департамент; ЭХЗ – электрохимическая защита.































5

Оглавление

Введение............................................................................................................................................. 8

1. Общие сведения........................................................................................................................... 10

1.1. Характеристика КС «Зейская» ................................................................................................ 10

1.2. Природно-климатическая и географическая характеристика района................................. 10

2. Основное оборудование КС «Зейская» ..................................................................................... 11

4.1. Возможности и способы создания ГПА мощностью свыше 32 МВт на базе технологий

производителей РФ.......................................................................................................................... 14

4.1.3.2 Газоперекачивающий агрегат ГПА-5,5 «ТАУРУС» ........................................................ 18

4.1.3.7 Газоперекачивающий агрегат ГПА-25.............................................................................. 22

4.2. Применение агрегатов нового поколения.............................................................................. 25

4.3. Повышение эффективности работы ГТУ. Теоретические сведения................................... 27

4.3.1. Утилизация теплоты уходящих продуктов сгорания......................................................... 29

4.6.2 Тепловой расчет и определение числа секций и ступеней................................................. 34

4.6.3 Расчет геометрии проточной части и Расчет скорости на входе в колесо........................ 35

4.6.4 Расчет рабочего колеса первой ступени............................................................................... 38

4.6.5 Определение мощности......................................................................................................... 38

4.6.7 Расчет безлопаточного диффузора....................................................................................... 40

4.6.8 Расчет обратного направляющего аппарата........................................................................ 40

4.6.9 Расчет второй ступени........................................................................................................... 41

5 Разработка мероприятий по безопасной эксплуатации основного и вспомогательного

оборудования компрессорной станции......................................................................................... 42

5.1 Нормативные документы.......................................................................................................... 42

5.2 Опасные и вредные производственные факторы................................................................... 43

5.3 Объекты повышенной опасности. Мероприятия по обеспечению выполнения требований,

предъявляемых к оборудованию.................................................................................................... 44

6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение............................. 49

Заключение....................................................................................................................................... 67

Список использованных источников............................................................................................. 68


















6

Термины и определения

В данной работе приведены следующие термины и определения в соответствии с [14,15].

Газотурбинный двигатель, ГТД – Машина, предназначенная для преобразования тепловой энергии в механическую.

Газотурбинная установка, ГТУ – газотурбинный двигатель и все основное оборудование, необходимое для генерирования энергии в полезной форме.

Газоперекачивающий агрегат, ГПА – установка, включающая в себя газовый компрессор (нагнетатель), привод (газотурбинный, электрический, поршневой или другого типа) и оборудование, необходимое для их функционирования.

Газотранспортная система, ГТС – совокупность взаимосвязанных газотранспортных объектов региональной или/и территориальнопроизводственной подсистемы, единой системы газоснабжения, обладающая возможностями автономного управления внутренними потоками и регулирования газоснабжения.

Компрессорная станция (КС) – комплекс сооружений и оборудования для повышения давления сжатия газа при его добыче, транспортировке и хранении.

Аппарат воздушного охлаждения (АВО) – это теплообменное оборудование, специализирующееся на охлаждении жидкостей и газа.

Нагнетатель – гидравлическая машина, предназначенная для преобразования энергии внешнего источника (механической, электрической, химической и т.п.) в энергию потока жидкости или газа (потенциальную и (или) кинетическую).

Газопровод магистральный, МГ – комплекс производственных объектов, обеспечивающих транспорт природного или попутного нефтяного газа, в состав которого входят однониточный газопровод, компрессорные станции, установки дополнительной подготовки газа (например, перед морским участком), участки с лупингами, переходы через водные преграды, запорная арматура, камеры приема и запуска очистных устройств, газораспределительные станции, газо-измерительные станции, станции охлаждения газа.

Регенератор/рекуператор – теплообменный аппарат, предназначенный для передачи теплоты отработавших в турбине газов рабочему телу.




7