Компрессорная станция, как объект энергопотребления

Компрессорная станция является комплексной по структуре и функциональным связям системой.

Работа основного технологического оборудования компрессорных станций магистральных газопроводов (центробежных нагнетателей) обеспечивается их приводом, системами маслоснабжения, вентиляции, охлаждения, газовых коммуникаций, общестанционными системами электроснабжения и контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА) [5, с. 182].

Взаимодействие подсистем обусловливает общий уровень надежности компрессорной станции. Как видно из рис. 8 надежность работы практически всех систем КС зависит от надежности их электрооборудования и надежности электроснабжения последнего.

Рисунок 8 Структура систем, обеспечивающих технологический процесс КС с газотурбинным приводом центробежных нагнетателей [5].

Перерыв в электроснабжении электроприводов маслонасосов уплотнения, маслонасосов смазки, циркуляционных насосов, агрегатов воздушного охлаждения (АВО) масла турбин, АВО воды может повлечь за собой расстройство сложного технологического процесса КС, сокращение ресурса нагнетателей и, как следствие, нанести значительный ущерб.

Недопустим и перерыв в электроснабжении электрооборудования пожарных насосов, аварийной вентиляции, электроприемников устройств связи, освещения основных цехов, поскольку связан с повышением опасности для жизни людей.

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) перечисленные электроприемники отнесены к I категории в отношении обеспечения надежности их электроснабжения.

В группе потребителей I категории выделены особо ответственные, перерыв в питании которых создает опасность аварийной остановкой ГПА, а также те, которые обеспечивают остановку ГПА без повреждения.

К особо ответственным потребителям относятся приводы маслонасосов уплотнений, циркуляционных насосов, аварийных маслонасосов смазки, вентиляторов охлаждения аварийной вентиляции, пожарных насосов, а также аварийное освещение КИПиА. В зависимости от типа ГПА состав потребителей I категории может отличаться [5, с. 192].

Так, переход на насосы уплотнений с приводом от вала турбины позволил исключить на ряде действующих КС маслонасосы уплотнений из группы особо ответственных потребителей.

К потребителями КС II категории отнесены:

электроприемники, перерыв в питании которых приводит к снижению подачи КС;

электроприемники, необходимые для продолжения технологического процесса, допускающие кратковременные перерывы питания без опасности остановки ГПА;

— электрооборудование систем ГПА;

вентиляторы охлаждения АВО газа;

вентиляторы охлаждения градирен;

насосы водоснабжения и канализации;

приточно-вытяжная вентиляция;

установки кондиционирования воздуха;

котельная.

Электроприемники III категории допускают перерыв в питании на время ремонта оборудования системы электроснабжения. На КС к III категории отнесены нагрузка вспомогательных цехов и служб, освещение площадки КС, катодная защита.

Таким образом, общестанционное электрооборудование КС относится к потребителям всех категорий.

Естественно, что общие для разных категорий приемников части системы электроснабжения должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к электроснабжению I категории.

Распределение электрических нагрузок между основными потребителями электрической энергии на типовой КС с газотурбинным приводом нагнетателей природного газа (на КС установлено 6 агрегатов типа ГТ-750−6 общей мощностью 36 тыс. кВт.) приведено в табл. 8 [12, с. 115].

Мощность основных потребителей электрической энергии типовых КС с газотурбинным приводом составляет 600−700 кВт на 30−40 тыс. кВт установленной мощности газотурбинных агрегатов.

Таблица 8 — Распределение электрических нагрузок между основными пот…

1. Циркуляционный цех.

Пусковые масляные насосы.

3,2.

Уплотнительные насосы.

4/4.

Кран мостовой.

34,5.

2,08.

Маслонасос и маслоочистительная машина.

49,6.

37,2.

Циркуляционный насос.

1/1.

Сантехническая вентиляция.

10/2.

Электроосвещение.

;

2. Градирня.

Вентиляторы.

3. Промышленная площадка.

Наружное освещение.

;

46,8.

Итого.

Таким образом, мы рассмотрели распределение электрических нагрузок между основными потребителями электрической энергии на типовой КС с газотурбинным приводом нагнетателей природного газа.

Таблица 9 Суммарная мощность электропотребителей на некоторых КС МГ, оснащенных разными видами энергопривода [12].

Общая мощность электропотребителей типовых КС МГ с газотурбинным приводом колеблется в пределах от 1500 до 4000 кВт, а суммарная мощность электроприемников КС, в состав которых входят ЭГПА, превышает 24 000 кВт.

Для промышленных объектов и населенных пунктов (вахтовых поселков, объектов соцкультбыта и т. п.), находящихся в районах добычи природного газа и прохождения систем магистральных газопроводов, там, где отсутствуют системы электроснабжения РАО «ЕЭС России», а природные и климатические условия характеризуются как весьма тяжелые, необходима разработка специальных технических решений в области электроснабжения, обеспечивающих их работоспособность и живучесть даже в экстремальных ситуациях.

Как правило, такие объекты имеют сравнительно небольшие мощности и при строительстве традиционных мощных ТЭЦ в данных условиях возникает ряд специфических проблем технического и экономического свойства.

Альтернативным и достаточно надежным решением проблемы в данных условиях является создание локальных систем электроснабжения с минимальной длиной отходящих линий электропередач от мобильных блочных и суперблочных электростанций, оснащенных электроагрегатами с поршневым или газотурбинным приводом, расположенных в центре нагрузок [2, с. 42].

Одной из особенностей объектов автономной энергетики является то, что они не всегда являются коммерческими проектами, так как относятся к вспомогательному производству.

Вспомогательные производства, как правило, не реализуют продукцию на сторону, они обслуживают потребности основного производства. Основное производство заинтересовано в получении продукции от вспомогательного по минимальным ценам. Исходя из этого эффективность электростанций собственных нужд предлагается рассчитывать путем сопоставления затрат на покупку электроэнергии на стороне с затратами на ее собственное производство.

Учитывая условия эксплуатации, автономная электростанция должна обеспечивать:

надежное электроснабжение (живучесть) в экстремальных условиях полярной ночи;

высокую степень автоматизации;

простоту обслуживания и удобства, обеспечивающие проведения ремонта;

минимальный вес.

Электроагрегаты должны быть в суперблочном (контейнерном, модульном) исполнении максимальной заводской готовности и требовать минимальных строительно-монтажных работ при их установке.

Кроме того, электростанция должна обеспечивать [15, с. 115]:

возможность расширения в случаях роста электропотребления;

работу, как на дизельном, так и местном топливе (природном газе);

отвечать требованиям гибкости режимов работы и обеспечивать возможность (при необходимости) передачи мощности на ближайший объект по межсистемным связям.

Конструкция фундамента должна учитывать специфику работы электростанций и почвенные условия вечной мерзлоты.

На электростанциях необходимо предусматривать возможность выработки тепловой энергии, что повысит надежность теплоснабжения и общий к.п.д. электростанции.

Как показывает анализ, наиболее перспективными следует считать мобильные электростанции с газотурбинными двигателями, обладающими следующими преимуществами [19, с. 159]:

небольшой вес и габаритные размеры, т. е. массогабаритные показатели в 3−4 раза меньше, чем у электростанций с поршневыми двигателями внутреннего сгорания;

возможность создания передвижных легкотранспортных электростанций мощностью до 6 МВт и более;

оперативная замена вышедшего из строя двигателя (до 8 часов) и его ремонтопригодность в цеховых и заводских условиях;

допустимый уровень вибраций, минимальный объем строительно-монтажных работ при установке электростанции;

нет необходимости в воде для охлаждения;

возможность использования в условиях, как холодного, так и жаркого климата;

система охлаждения масла имеет небольшие габариты, малые расходы _ассла, небольшие потери тепла излучением (радиация) и в масло (2%);

высокая стабильность скорости вращения и высокая степень автоматизации;

развитая система диагностического обслуживания;

возможность на одном двигателе использовать разное топливо (жидкое или газообразное) на некоторых ГТД без переналадок и остановки двигателя;

возможность запуска при отрицательных температурах.

При всех достоинствах, ГТД проигрывает поршневым двигателям внутреннего сгорания по таким параметрам, как:

минимальное время пуска (до 30 секунд);

прием 100% нагрузки за время 30 — 60 секунд с момента подачи сигнала на пуск;

высокоэффективная работы на частичных нагрузках;

экономичность (примерно в 1,5 раза выше, чем у ГТД).

Эти качества предопределили приоритет в создании мобильных электростанций с поршневыми электроагрегатами в диапазоне мощностей от 100 до 2500 кВт, а газотурбинных — от 2500 до 50 000 кВт и более.

Автоматизация операций последовательности пуска агрегатов, синхронизации, приема и распределения нагрузки, автоматическая сигнализация при нарушении нормального режима эксплуатации, автоматизация вспомогательных операций (дозаправка системы охлаждения масляной и топливоподающей систем, остановка двигателя и т. п.) позволяют обслуживать автономные электростанции минимальным числом обслуживающего персонала или обходится без него.

В результате поисковых и научно-исследовательских работ, выполненных управлением энергетики ОАО «Газпром» и ВНИИГАЗом, предложен мощностной ряд электроагрегатов с поршневым и газотурбинным приводом, на базе которых возможно комплектовать электростанции различных мощностей и различного назначения [2, с. 68].

Работу по выбору электроагрегатов для нужд газовой промышленности проводилась с учетом и соблюдением следующих условий:

число типоразмеров двигателей должно быть минимальным, в ряд должны включаться двигатели серийно выпускаемые, или такие, для создания которых выполнены необходимые научно-исследовательские работы;

показатели двигателей и электростанций на их базе должны соответствовать современному уровню развития;

применение входящих в ряд двигателей должно быть экономически обосновано. Таким образом, работа основного технологического оборудования компрессорных станций магистральных газопроводов (центробежных нагнетателей) обеспечивается их приводом, системами маслоснабжения, вентиляции, охлаждения, газовых коммуникаций, общестанционными системами электроснабжения и контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА). На электростанциях необходимо предусматривать возможность выработки тепловой энергии, что повысит надежность теплоснабжения и общий к.п.д. электростанции.