Технологические схемы компрессорных станций

Современная компрессорная станция (КС) – это сложное инженерное сооружение, обеспечивающее основные технологические процессы по подготовке и транспорту природного газа. Типовые компрессорные станции, располагаемые по трассе газопровода через каждые, как правило, 100-150 км. предназначены для обеспечения приема на станцию транспортируемого по газопроводу природного газа, его очистки от механических примесей и капельной жидкости в специальных пылеуловителях и фильтр-сепараторах, распределения потоков газа по установленным на КС газоперекачивающим агрегатам с обеспечением их оптимальной загрузки, охлаждения транспортируемого газа после компремирования перед подачей его в газопровод, вывода цеха КС для работы на станционное «кольцо» при пуске и остановке станции, а также транзитного прохода транспортируемого газа по магистральному газопроводу, минуя станцию. Кроме того, технологическая обвязка компрессорной станции должна обеспечивать возможность сброса газа в атмосферу из всех его технологических коммуникаций через специальные свечные краны. [11]

Компрессорная станция в зависимости от числа «ниток» магистральных газопроводов может состоять из одного, двух и более компрессорных цехов, оборудованных одним или несколькими типами газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Под ГПА понимается газотурбинная установка и приводимый ею во вращение для перекачки газа центробежный нагнетатель.

Как правило, каждый цех станции работает на свой газопровод. Из-за технологических соображений транспорта газов, компрессорные цеха могут быть соединены специальными перемычками на входе и выходе станции.

Рассмотрим принципиальную схему компоновки основного оборудования компрессорной станции, состоящей из трех ГПА. В зависимости от количества транспортируемого по газопроводу газа на КС может быть установлено различное число газоперекачивающих агрегатов с различной единичной мощностью. Основным типом ГПА на компрессорных станциях в настоящее время являются газотурбинные установки мощностью примерно 2, 4, 6, 10, 16 и 25 мВт. Общее число установленных агрегатов с газотурбинным приводом – свыше 3 тыс. ГПА. Установленная мощность всех газотурбинных агрегатов в системе ОАО «Газпром» составляет примерно 86% от мощности всех других типов ГПА, среди которых около 13% приходится на агрегаты с электроприводом и около 1% на агрегаты с поршневым типом привода.

В состав основного оборудования компрессорной станции входит: узел подключения станции к магистральному газопроводу; камеры запуска и приема очистного устройства для внутренней полости газопровода от механических примесей, конденсата и т.п.; установка очистки технологического газа, состоящая из пылеуловителей и фильтр-сепараторов; установка охлаждения перекачиваемого технологического газа; газоперекачивающие агрегаты с центробежными нагнетателями газа; технологические трубопроводы обвязки компрессорной станции; запорная арматура обвязки центробежного нагнетателя; установка подготовки пускового и топливного газа; установка подготовки импульсного газа для обеспечения работы приборов КИП и А; различное вспомогательное оборудование (система маслохозяйства, котельная, воздушный компрессор и т.д.); энергетическое оборудование (трансформаторные установки, распределительные устройства, аварийная электростанция и т.д.); главный щит управления и система телемеханики; оборудование электрохимзащиты трубопроводов обвязки компрессорной станции.

Оборудование и сама обвязка компрессорной станции приспособлены к переменному режиму работы газопровода и самой КС. Количество газа, перекачиваемого через КС, регулируется в основном включением и отключением числа работающих агрегатов, изменением частоты вращения силовой турбины у ГПА с газотурбинным типом привода. Однако во всех случаях стремятся к тому, чтобы необходимое количество газа перекачать меньшим числом агрегатов, что приводит естественно к меньшему расходу топливного газа на нужды перекачки и, как следствие, к увеличению подачи товарного газа по газопроводу, в целом к оптимизации режимов работы компрессорной станции и установленных на ней газоперекачивающих агрегатов.

В зависимости от типа центробежных нагнетателей (ЦБН), используемых на станциях, различают две принципиально различные схемы обвязок КС [11]:

- схема с параллельной, коллекторной обвязкой, характерной для так называемых полнонапорных нагнетателей;

- схема с последовательной обвязкой, характерной для так называемых неполнонапорных нагнетателей.

У полнонапорных нагнетателей проточная часть сконструирована таким образом, что позволяет при номинальной частоте вращения вала, создавать степень сжатия на уровне 1,45-1,50, определяемую расчетными проектными давлениями газа на входе и выходе компрессорной станции. ГПА с такими типами нагнетателей работают параллельно на один нагнетательный коллектор.

У неполнонапорных нагнетателей проточная часть рассчитана на степень сжатия 1,23-1,25. В условиях эксплуатации ГПА с такими типами нагнетателей работают по схеме последовательного соединения двух агрегатов, обеспечивая общую степень сжатия по станции на уровне 1,45-1,50. Последовательное соединение агрегатов для обеспечения трехступенчатого сжатия на газопроводах используется крайне редко. Такое соединение агрегатов может быть использовано в основном для станций подземного хранения газа.

При эксплуатации КС может возникнуть ситуация, когда давление на выходе станции может приблизиться к максимально разрешенному. Для устранения такого режима работы между входным и выходным участками станции устанавливается кран №6А, используемый при пуске и остановке станции, что позволяет станции работать некоторое время на так называемое «станционное кольцо» для выхода на оптимальный режим работы КС и ГПА.

Отличительной особенностью использования полнонапорных нагнетателей КС перед неполнонапорными является: схема с полнонапорными нагнетателями значительно проще в управлении, она позволяет использовать в работе любые, имеющиеся в «резерве» агрегаты, отпадает необходимость в кранах №№3, 3-бис, а также в ряде других режимных кранах. Следует отметить, что остановка одного агрегата в схеме с неполнонапорными нагнетателями, вызывает необходимость выводить на режим «кольцо» и второй агрегат.