Реконструкция КС

После поршневых компрессоров наиболее распространенным типом компрессора является ротационный компрессор. Ротационный компрессор имеет ту же зависимость между подачей воздуха и давлением, что и поршневой, однако в поршневом компрессоре воздух сжимается в цилиндре поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение с переменной скоростью, а в ротационном компрессоре воздух сжимается пластинками в камерах, которые образуются между вращающимся с постоянной скоростью ротором и цилиндрическим корпусом компрессора.

  В одноступенчатых  ротационных компрессорах степень  сжатия находится в пределах  от 3 до 5, а в двухступенчатых ротационных  компрессорах с промежуточным  охладителем достигает 9-13.

 На заводах России  ротационные компрессоры выпускаются  производительностью 0,1-1,67 м /с (6-100 м /мин). Конечным давлением сжатия до 0,4 МПа они изготовляются одноступенчатыми, а до 1,2 МПа - двухступенчатыми.

 Число оборотов  ротационного компрессора обычно  равно числу оборотов двигателя,  непосредственно соединенного с  компрессором, что позволяет легко осуществлять регулирование производительности компрессора, выбрав электро-двигатель с необходимым числом оборотов. Ротационные компрессоры успешно применяются там, где не допускаются колебания грунта, и в небольших по объему помещениях. Ротационные компрессоры имеют следующие преимущества:

- большое число оборотов;

- малые габаритные  размеры;

- малый вес;

- равномерная подача  воздуха;

- отсутствие клапанов.

 К недостаткам ротационных  компрессоров следует отнести:

-сложность изготовления, монтажа и ремонта;

- ограниченное количество  марок, выпускаемых типоразмеров  ротационных компрессоров;

- низкий к. п. д.  и малый коэффициент подачи;

- частое снижение  производительности компрессора  ввиду нагара, образующегося на  лопатках ротора;

- высокая конечная  температура сжимаемого газа;

- большой расход смазки  и подача в сеть замасленного  воздуха;

- частые неполадки  и аварии, в связи с чем - непродолжительный срок службы.

3.3 Турбокомпрессоры

К динамическим компрессорным  машинам или турбокомпрессорам относятся все виды центробежных, осевых, диагональных и вихревых машин. Наибольшее распространение в практике сжатия и транспортировки газов получили первые две из перечисленных конструкций машин.

  Приводом турбокомпрессора  обычно является синхронный электродвигатель или паровая быстроходная турбина. Воздух, сжатый турбокомпрессором, не содержит масляных паров, так как в рабочей полости турбокомпрессора нет трущихся и смазываемых поверхностей. Турбокомпрессоры — малогабаритные, быстроходные и высокопроизводительные машины для сжатия воздуха; они выпускаются производительностью 1-55 м/с (4000-200000 м /час) и конечным давлением воздуха 0,7-1,1 МПа. В отличие от поршневых компрессоров турбокомпрессоры обладают свойством работать при различных режимах их эксплуатации. Каждый турбокомпрессор имеет индивидуальную характеристику, зависящую от конструкции машины.

 Режим работы турбокомпрессора  характеризуется производительностью  (подачей) Q, конечным давлением Р,  а также числом оборотов я,  потребляемой мощностью N и коэффициентом полезного действия ц.  Характеристика «подача — давление» является нормальной характеристикой турбокомпрессора.

 Точка пересечения  характеристики трубопровода и  характеристики насоса называется  режимной точной. Влево от этой точки турбокомпрессор работает неустойчиво, а вправо от точки К имеется некоторое равновесие, т. е. при возрастании потребления сжатого воздуха давление в сети трубопроводов снижается, и турбокомпрессор подает в сеть больший объем воздуха, а при уменьшении расхода воздуха давление в трубопроводе увеличивается, вследствие чего подача турбокомпрессора уменьшится.

 В случае продолжающегося  уменьшения расхода воздуха в  сети и возрастания давления  в трубопроводе влево от точки   турбокомпрессор перестает поддерживать наибольшую величину давления и прекращает подачу воздуха. В это время воздух из сети устремляется в турбокомпрессор, вызывая резкое сотрясение трубопровода и машины. Как только давление в напорном трубопроводе снижается до некоторого начального давления действие турбокомпрессора восстанавливается; он начинает подавать в сеть сжатый воздух в количестве, большем, чем требуется потребителям.

 Давление в сети  опять повышается, подача турбокомпрессора  опять снижается до нулевого  значения. Это явление ритмически повторяется и носит название «помпаж». При этом турбокомпрессор работает ненормально, шумно, толчками и действует обратный клапан. Для устранения явления помпажа применяются автоматические регуляторы - антипомпажные устройства, которые поддерживают постоянное давление в сети.

Турбокомпрессор имеет  следующие преимущества перед поршневым  и ротационным компрессорами:

- повышенное число  оборотов;

- сжимает большие  объемы воздуха;

- имеет меньшие габаритные  размеры;

- обладает меньшим  весом и большей компактностью;

- требует меньшего  фундамента из-за малых габаритов  машины и хорошо сбалансированного  ротора;

- не имеет клапанов;

- имеет более равномерную  подачу воздуха;

- прост и удобен  в обслуживании;

- надежен в эксплуатации;

- обладает саморегулируемостью;

- сжатый воздух не  загрязнен парами масла;

-температура воздуха  на выходе из компрессора не  превышает 80 С.

- меньшие расходы на  смазку, ремонт и обслуживание.

Недостатки турбокомпрессора в сравнении с поршневыми машинами следующие:

- меньший к. п. д.;

- ограниченное давление, в основном до 1 МПа;

- неустойчивость при  параллельной работе;

- из-за наличия промежуточных  охладителей очень часто возникает  необходимость в устройстве подвала в машинном зале.

4. Технологическая схема компрессорной станции

Технологическая обвязка  компрессорного цеха предназначена  для:

- приема на КС технологического  газа из магистрального газопровода;

- очистки технологического  газа от мехпримесей и капельной  влаги в пылеуловителях и фильтр-сепараторах;

- распределения потоков для последующего сжатия и регулирования схемы загрузки ГПА;

- охлаждения газа после  компремирования в АВО газа;

- вывода КЦ на станционное  "кольцо" при пуске и остановке;

- подачи газа в магистральный  газопровод;

- транзитного прохода газа по магистральному газопроводу, минуя КС;

- при необходимости  сброса газа в атмосферу из  всех технологических газопроводов  компрессорного цеха через свечные  краны. 

В зависимости от типа центробежных нагнетателей, используемых на КС, различают две принципиальные схемы обвязок ГПА:

- схема с последовательной  обвязкой, характерная для неполнонапорных  нагнетателей;

- схема с параллельной  коллекторной обвязкой, характерная  для полнонапорных нагнетателей.

Неполнонапорные нагнетатели. Проточная часть этих нагнетателей рассчитана на степень сжатия 1,23-1,25. В эксплуатации бывает необходимость в двух- или трехступенчатом сжатии, т.е. в обеспечении степени сжатия 1,45 и более, это в основном на СПХГ.

Полнонапорные нагнетатели. Проточная часть этих нагнетателей сконструирована таким образом, что позволяет при номинальной частоте вращения ротора создать степень сжатия до 1,45, определяемую расчетными проектными давлениями газа на входе и выходе компрессорной станции.

На рисунке 3 представлена принципиальная схема КС с параллельной обвязкой ГПА для применения полнонапорных нагнетателей. По этой схеме, газ из магистрального газопровода с условным диаметром 1220 мм (Ду 1200) через охранный кран № 19 поступает на узел подключения КС к магистральному газопроводу. Кран № 19 предназначен для автоматического отключения магистрального газопровода от КС в случае возникновения каких-либо аварийных ситуаций на узле подключения, в технологической обвязке компрессорной станции или обвязке ГПА.

 

Рис. 3. Принципиальная технологическая схема КС с параллельной обвязкой ГПА

После крана № 19 газ  поступает к входному крану № 7, также расположенному на узле подключения. Кран № 7 предназначен для автоматического  отключения компрессорной станции  от магистрального газопровода. Входной  кран № 7 имеет обводной кран № 7р, который предназначен для заполнения газом всей системы технологической обвязки компрессорной станции. Только после выравнивания давления в магистральном газопроводе и технологических коммуникациях станции с помощью крана № 7р производится открытие крана № 7. Это делается во избежание газодинамического удара, который может возникнуть при открытии крана № 7, без предварительного заполнения газом технологических коммуникаций компрессорной станции.

Сразу за краном №  7 по ходу газа установлен свечной кран № 17. Он служит для стравливания газа в атмосферу из технологических коммуникаций станции при производстве на них профилактических работ. Аналогичную роль он выполняет и при возникновении аварийных ситуаций на КС.

После крана № 7 газ поступает к установке очистки, где размещены пылеуловители и фильтр-сепараторы. В них он очищается от мехпримесей и влаги.

После очистки газ  по трубопроводу Ду 1000 поступает во входной коллектор компрессорного цеха и распределяется по входным  трубопроводам ГПА Ду 700 через кран № 1 на вход центробежных нагнетателей.

После сжатия в центробежных нагнетателях газ проходит обратный клапан, выходной кран №  2 и по трубопроводу Ду 1000 поступает на установку охлаждения газа (АВО газа). После установки  охлаждения, газ через выкидной шлейф по трубопроводу Ду 1200, через выходной кран № 8, поступает в магистральный газопровод.

Перед краном № 8 устанавливается  обратный клапан, предназначенный для  предотвращения обратного потока газа из газопровода. Этот поток газа, если он возникнет при открытии крана № 8, может привести к обратной раскрутке центробежного нагнетателя и ротора силовой турбины, что в конечном итоге приведет к серьезной аварии на КС.

Назначение крана № 8, который находится на узле подключения  КС, аналогично крану № 7. При этом стравливание газа в атмосферу происходит через свечной кран № 18, который установлен по ходу газа перед краном № 8.

На узле подключения  КС между входным и выходным трубопроводом  имеется перемычка Ду 1200 с установленным  на ней краном № 20. Назначение этой перемычки - производить транзитную подачу газа, минуя КС в период ее отключения (закрыты краны № 7 и 8; открыты свечи № 17 и 18).

На узле подключения  КС установлены камеры приема и запуска  очистного устройства магистрального газопровода. Эти камеры необходимы для запуска и приема очистного устройства, которое проходит по газопроводу и очищает его от механических примесей, влаги, конденсата. Очистное устройство представляет собой поршень со щетками или скребками, который движется до следующей КС в потоке газа, за счет разности давлений - до и после поршня.

На магистральном газопроводе, после КС, установлен и охранный кран № 21, назначение которого такое  же, как и охранного крана № 19.

При эксплуатации КС может  возникнуть ситуация, когда давление на выходе станции может приблизиться к максимальному разрешенному или проектному. Для ликвидации такого режима работы станции между выходным и входным трубопроводом устанавливается перемычка Ду 500 с краном № 6А. Этот кран также необходим при пуске или останове цеха или группы агрегатов при последовательной обвязке. При его открытии часть газа с выхода поступает на вход, что снижает выходное давление и увеличивает входное. Снижается и степень сжатия центробежного нагнетателя. Работа КС с открытым краном № 6А называется работой станции на "Станционное кольцо". Параллельно крану № 6А врезан кран № 6АР, необходимый для предотвращения работы ГПА в помпажной зоне нагнетателя. Диаметр этого крана составляет 10 15 % от сечения трубопровода крана № 6А (~ =150 мм). Для минимально заданной заводом-изготовителем степени сжатия нагнетателя последовательно за краном № 6А врезается ручной кран № 6Д.

Рассмотренная схема  технологической обвязки КС позволяет  осуществлять только параллельную работу нескольких работающих ГПА.

2. Расчет компрессорной станции:

Исходные данные:

Gгод	D*б	Nгод	p		L	z	T
9,5	1000*14	365	3,8	0,2	100	-30	20