Типы газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом и их характеристики. Применение авиационных двигателей в гпа Гпа ц 16 технические характеристики

Разработка ГПА нового поколения.

Рис. 3.11. Газотурбинная установка ГПА-Ц-6,3 НК-12СТ

Рис. 3.10. Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-6,3

ГПА-Ц-6,3 представляет собой блочную установку, состоящую из авиационного двигателя, центробежного нагнетателя природного газа и вспомогательных систем и оборудования. Все основные элементы ГПА представляют из себяблочные модули, стыкуемые между собой на месте монтажа. Опыт эксплуатации агрегата подтвердил целесообразность использования авиационных двигателей в качестве привода центробежных нагнетателей газа и крайне важно сть совершенствования конструкции агрегата͵ его базовых и вспомогательных систем, компоновочных решений КС, а также комплектно-блочного метода строительства компрессорных станций с подобными агрегатами.

Выпуск блочно-комплектного агрегата ГПА-Ц-6,3 явился толчком для принятия новых технических решений при проектировании КС, привёл к унификации генерального плана для всех проектируемых КС с этими агрегатами. Пылеуловители, АВО газа, установки по подготовке топливного и пускового газа и технологические узлы станций разработаны в блочном исполнении. Из сборных конструкций выполняется блок вспомогательных служб в составе: узла связи, мастерской, котельной, бытовых помещений.

На рис. 3.11. представлена газотурбинная установка.

Капитальные затраты на строительство КС, оборудованной ГПА-Ц-6,3 на 35% ниже, а срок строительства почти в 2 раза меньше по сравнению с КС, оборудованной стационарными газотурбинами такой же мощности.

Применение авиационных двигателе в качестве привода ГПА в блочном исполнении получило распространение благодаря ряду преимуществ перед стационарными:

Большой мощностью при малой массе;

Быстрому монтажу и демонтажу;

Быстрому запуску и выходу на режим;

Дистанционной системе управления и регулирования режима двигателя;

Возможностью создания передвижных газоперекачивающих агрегатов;

Высоким техническим показателям и т.д.

Имеется опыт использования авиационных двигателей и в нефтяной промышленности, к примеру по эксплуатации турбонасосной установки ПГБУ-2ЖР с авиационным двигателем с системе магистрального нефтепровода Омск-Туймазы 2.

Газотурбинный парк ГПА включает в себя более 20 типов агрегатов (около 3000шт.) единичной мощностью от2,5 до 25 МВт, с номинальным к.п.д. от 23 до 34%. Большая часть этого парка морально и физически устарела и требует замены, т.к. у 46% агрегатов наработка составляет 50-100тыс.ч.

Огромный парк стационарных ГПА типа ГТК-10-4 и ГТН-16 не должна быть обновлён:

Из-за отсутствия необходимых огромных финансовых ресурсов для закупки материальной части;

Период реформ экономики России привёл к падению производственного и кадрового потенциала;

Предлагаемые ГПА нового поколения должны пройти опытно-промышленную эксплуатацию, чтобы подтвердить технико-экономические показатели в условиях длительной наработки и определить затраты на внедрение и нужды ремонтно-технического обслуживания.

Оценивая состояние агрегатов ГТК-10-4 и ГТН-16, эксплуатирующихся в настоящее время, можно дать заключение, что данные агрегаты ещё не использовали весь свой потенциал, а модернизация отдельных узлов позволит поднять технический уровень и конкурентоспособность этих агрегатов при значительно меньших затратах и обеспечит целенаправленное обновление парка ГПА.

Основными техническими направлениями модернизации ГТК-10-4 с целью улучшения паспортных значений мощности и к.п.д. являются:

Замена регенератора пластинчатого типа на более надёжный, к примеру, трубчатым;

Уменьшение радиальных зазоров турбомашин;

Внедрение комбинированных двухканальных горелок с предварительным смешением топливовоздушной смеси для снижения концентрации NO x и CO.

Комплексное внедрение мероприятий по модернизации ГТК-10-4 позволит увеличить мощность агрегата и довести к.п.д. ГТУ до 30,5%.

Одним из возможных путей повышения к.п.д. ГТУ ГТН-16 является перевод её на регенеративный цикл, что даёт при регенерации 0,85 увеличение к.п.д. цикла до 35%. При этом такая модернизация потребует значительных изменений конструкции ГТУ. В первую очередь это касается корпуса турбины, его прочности и жёсткости в зонах присоединения патрубков отвода и подвода циклового воздуха в регенератор и после него к камере сгорания. Сложной задачей является также компоновка такой ГТУ при бесподвальном размещении в укрытии. Требует перепроектирования и турбины высокого давления (ТВД) и турбины низкого давления (ТНД). Для камеры сгорания необходима выработка новых горелочных устройств и корректировка системы автоматического регулирования (САР). Данные изменения для перевода установки на регенеративный цикл по финансовым затратам сопоставим с разработкой или заменой на ГТУ нового поколения. К таким агрегатам можно отнести ГПА разработанные в последние годы на базе конверсионного потенциала: ГПА-16 ʼʼУфаʼʼ (УМПО), ГПА-12 ʼʼУралʼʼ с приводом ПС-90А; ГПА-16 ʼʼУралʼʼ (НПО ʼʼИскраʼʼ) и др.
Размещено на реф.рф
.

Для обеспечения надёжности серийной продукции производится их поэтапное внедрение. После стендовых испытаний одного-двух (или более) первых образцов привода их устанавливают для приёмочных испытаний и накопления упреждающей наработки в эксплуатируемый агрегат на опытно-промышленной КС. Одновременно изготавливается и испытывается головной образец комплектного ГПА. По результатам приёмочных испытаний принимается решение о производстве опытной (установочной) партии из трёх-пяти агрегатов. Решение о серийном производстве принимается на основании всего комплекса испытаний и опытно-промышленной эксплуатации.

Подобный подход к разработанным ГПА нового поколения имеет ряд преимуществ:

Приспособленность конструкции к модернизации исходя из типоразмеров нагнетателей с минимальными затратами в разных вариантах (замена привода, установка на существующие фундаменты в эксплуатируемых цехах или индивидуальных зданиях, замена блочно-контейнерного ГПА на существующей площадке и др.);

Полную заводскую готовность в блочном исполнении;

Повышенный к.п.д. ГТУ до 37%;

Унификация приводов и газовых компрессоров, обеспечивающая их использование в различных комбинациях, а также унификацию с агрегатами для электростанций;

Укомплектованность котлом-утилизатором для теплоснабжения;

Высокую надёжность (20-25тыс.ч – средний ремонт, 40-50тыс.ч – капитальный ремонт);

Экономичность;

Малая металлоёмкость;

Улучшение условий труда обслуживающего персонала;

Автоматизация производственных процессов;

Улучшенные экологические характеристики, т.е снижение выбросов вредных веществ.

Опыт эксплуатации КС не даёт однозначного ответа о сравнительных преимуществах авиационного или стационарного промышленного типа ГТУ. Авиационные приводы, имея более высокую топливную экономичность, требуют для ремонтно-технического обслуживания в 2-2,5 раза больше затрат. При этом базовым типом газового компрессора остаётся центробежная компрессорная машина.

Основные успехи последних лет по улучшению существующих конструкций связаны с созданием ряда унифицированных конструкций с различным количеством рабочих колёс; выработка и реализация целого ряда проектов модернизации эксплуатируемых нагнетателей, в т.ч. и с увеличением мощности; создание ʼʼсухихʼʼ безмаслянных уплотнений; массовое внедрение высокоэффективных систем противопомпажного регулирования; увеличение ресурса и межсервисного обслуживания ГТУ.

Сегодня активно ведутся работы по замене устаревших газоперекачивающих агрегатов ГТК-10-4, ГТН-25 на агрегаты нового поколения ГПА-12(16)Р ʼʼУралʼʼ, ГПА-25Р ʼʼУралʼʼ, ГПА-16Р ʼʼУфаʼʼ с авиационными двигателями пермского и уфимского производства.

Рис. 3.12. Схема газоперекачивающего агрегата ГПА-16Р ʼʼУфаʼʼ

1 – КВОУ; 2 – тракт всасывания от КВОУ до приёмной камеры; 3 – приёмная камера; 4 – входное устройство; 5 – двигатель АЛ-31СТ; 6 – газоотвод (улитка отвода выхлопных газов); 7 – защитный кожух; 8 – тракт выхлопной; 9 – теплоутилизатор; 10 – труба выхлопная; 11 – муфта; 12 – нагнетатель со сменной проточной частью; 13 – система подачи уплотнительного воздуха в стыковую часть нагнетателя; 14 – АВОМ двигателя; 15 – АВОМ нагнетателя; 16 – система охлаждения двигателя; 17 – блок-бокс САУ ГПА; 18 – система смазки нагнетателя; 19 – система смазки двигателя; 20 – переходная рама на опорные конструкции; 21 – система промывки газовоздушного тракта; 22 – система допфильтрации топливного газа.

Рис. 3.13. Газотурбинный привод АЛ-31СТН производства ПАО (до 2015 г. ОАО) ʼʼУМПОʼʼ

Внедрение двигателей нового поколения позволило снизить потребление топливного газа почти вдвое, что способствовало улучшению экологической обстановки, ᴛ.ᴇ. снижению выбросов вредных веществ в атмосферу (NO x – 110мг/м 3 , CO – 50мг/м 3), что соответствует лучшим мировым достижениям в области транспорта газа.

Установленная на новых ГПА система автоматики позволяет осуществлять управляющие, регулирующие и информационные функции: автоматическая проверка готовности к пуску, автоматический запуск ГПА с загрузкой или без загрузки агрегата в трассу, автоматическая стабилизация заданного режима работы ГПА при срабатывании защиты, антипомпажное регулирование и антипомпажная защита нагнетателя, дистанционное управление отдельными механизмами ГПА, экстренная остановка по команде оператора, поэтапный пуск, автоматическое и дистанционное управление системой пожарозащиты. Предусмотрена сигнализация о неисправности линии связи, утечке газа, пропадании напряжения, вскрытии автоматики.

Использование ГПА разных производителей с приводами разных типов позволяет максимально унифицировать и обеспечить взаимозаменяемость, повысить технологичность ремонтов и дальнейшее снижение издержек, в т.ч. на модернизацию.

Двигатель АЛ-31СТ (УМПО) отличается от ПС-90ГП (ПАО (до 2015 г. ОАО) ʼʼАвиадвигательʼʼ) не только конструктивно: пермский (ПС-90ГП) – двухвальный, а уфимский (АЛ-31СТ) имеет более сложную трёхвальную системы роторов. АЛ-31СТ мощнее и экономичнее ПС-90ГП, но проигрывает пока по экологичности (выбросы NO x), шуму и тепловыделениям.

Наряду с реконструкцией цехов ГПА производится реконструкция межцеховых коммуникаций, насосной масел, аварийной дизельной электростанции, компрессорной сжатого воздуха, установки подготовки газа, склада ГСМ и других систем.

Разработка ГПА нового поколения. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Разработка ГПА нового поколения." 2017, 2018.

Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-6,3 с двухступенчатым полнонапорным центробежным нагнетателем и приводом от газотурбинного двигателя авиационного -типа НК-12СТ разрабатывался с учетом следующих основных принципов.

Блочность конструкции должна предусматривать возможность доставки непосредственно на место монтажа железнодорожным, автомобильным и воздушным транспортом готовых блоков.

Габариты и масса блоков должны обеспечивать возможность их монтажа и демонтажа передвижными подъемными средствами на компрессорной станции.

Блоки должны проходить на заводах - изготовителях контрольные проверки, испытания и доставляться на монтаж в полной заводской готовности (окончательно собранными и испытанными).

Использование электроэнергии агрегатом должно быть минимальным, только для вспомогательных нужд.

Для возможности использования агрегата в различных климатических зонах и при любых погодных условиях применение воды для охлаждения узлов агрегата и масла исключено; должна быть разработана конструкция воздушного охлаждения.

Автоматизация агрегата должна осуществлять автоматический поэтапный пуск (останов) агрегата ‹‹от кнопки» и защиту агрегата при аварийных ситуациях, вести непрерывный контроль параметров двигателя и нагнетателя.

Учитывая полевые условия эксплуатации, должна быть предусмотрена максимальная ремонтопригодность ГПА методом замены блоков.

Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-6,3 состоит из пяти блоков: турбоагрегата , воздухоочистительного устройства, всасывающей камеры с блоком автоматика, выхлопной шахты и маслоохладителей.

Блок турбоагрегата включает нагнетатель и двигатель с вспомогательными механизмами и устройствами, смонтированными на общей раме. Блок заключен в тепло- и звукоизолирующий контейнер. Он является основой агрегата ГПА-Ц-6,3 и дает возможность отказаться от строительства громоздких корпусов и других фундаментальных сооружений.

Полнонапорный нагнетатель агрегата ГПА-Ц-6,3 представляет однокорпусную двухступенчатую машину центробежного типа. Две ступени сжатия позволяют реализовать полную степень повышения давления, равную 1,45, и отказаться от последовательного- соединения нагнетателей на станциях, принятого при использовании консольных одноступенчатых нагнетателей старого типа. Корпус нагнетателя стальной с горизонтальным фланцевым разъемом. Четырьмя лапами корпус крепится непосредственно к фундаментной раме (основанию) контейнера турбоагрегата. Всасывающий и нагнетательный патрубки расположены соосно, что- исключает возникновение момента от растягивающих сил при температурных деформациях газопровода. Ротор имеет два рабочих колеса диаметром 545 мм, выполненных с целью повышения надежности прогрессивным методом диффузионной пайки в вакууме. Детали статорной части аэродинамического узла (диффузоры, улитки и т. д.) являются съемными и взаимозаменяемыми.

Радиальные и осевые нагрузки воспринимаются! опорным и упорным многоклиновыми подшипниками скольжения прогрессивной конструкции с межремонтным ресурсом работы, равным 25--30 тыс.ч. Подшипники усовершенствованы таким образом, что они обеспечивают реверсивность «хода» нагнетателя па случай раскрутки агрегата обратным потоком газа.

В качестве концевых уплотнений в нагнетателе применяют щелевые масляные уплотнения с плавающими кольцами. Эти уплотнения работают на принципе автоматического поддержания постоянного избытка давления масла над давлением уплотняемого газа.

Для повышения ресурса уплотнений вместо пары графит-сталь стали использовать пару баббит-твердый сплав, довели тонкость фильтрации масла, подаваемого на уплотнения, до 10--15 мкм.

Воздухоочистительное устройство предназначено для очистки воздуха, подаваемого в двигатель с целью предохранения лопаток компрессора от износа. Всасывающая камера служит для подвода воздуха от ВОУ к двигателю. Выхлопное устройство шахты шумоглушения предназначено для отвода выхлопных газов. Маслоохладители служат для охлаждения масла системы смазки турбоагрегата.

Запуск агрегата производится автоматически по программе, обеспечивающей последовательное выполнение операций по контролю предпусковой готовности, включение вспомогательного оборудования, включение агрегатов двигателя и загрузке нагнетателя. Весь процесс запуска условно можно разбить на этапы, выполнение каждого из которых контролируется по определяющим параметрам (давлению, частоте вращения, температуре и др.) и в случае невыполнения одного из них дальнейшие операции блокируются или двигатель останавливается.

Весь ход запуска, положение основных элементов агрегата и крановой обвязки демонстрируется мнемо-схемой и контрольными световыми транспарантами, вынесенными на панель управления.

Газоперекачивающие агрегаты (ГПА) предназначены для использования на линейных компрессорных станциях магистральных газопроводов, дожимных компрессорных станциях и станциях подземных хранилищ газа, а также для обратной закачки газа в пласт при разработке газоконденсатных месторождений. Cистема автоматического управления некоторыми газоперекачивающими агрегатами (САУ-А), выполненная с использованием достижений микропроцессорной техники, обеспечивает работу агрегатов в автоматическом режиме, что позволяет отказаться от постоянного присутствия обслуживающего персонала около агрегата. Работа обслуживающего персонала в процессе эксплуатации агрегатов заключается в проведении регламентных работ по его обслуживанию, периодическому контролю параметров и состояния. Конструкция агрегатов позволяет осуществлять осмотр, а также замену некоторых элементов без его остановки. При разработке агрегатов используются современные системы обработки данных и автоматизированного проектирования. Высокое качество изготовления газоперекачивающих агрегатов обеспечивается применением прогрессивных технологических процессов. В процессе производства агрегаты подвергаются комплексным испытаниям, что позволяет обеспечить эксплуатационные характеристики агрегатов, а также надежность и безопасность их работы.

Газотурбинный газоперекачивающий агрегат включает в себя газотурбинную установку, центробежный нагнетатель природного газа, выхлопное устройство, системы топливную и пусковые, масляную, автоматического управления, регулирования и защиты, охлаждения масла, гидравлического уплотнения нагнетателя.

Из большого числа возможных схем газотурбинных установок на газопроводах наибольшее распространение получили установки простого цикла, выполненные без регенерации или с регенерацией тепла выхлопных газов, с независимой силовой турбиной низкого давления ("с разрезным валом") для привода нагнетателя газа.

Большая часть типоразмеров ГТУ для привода нагнетателей выполнены по одинаковой конструктивной схеме -- с "разрезным валом" и силовой турбиной низкого давления, поэтому их характеристики могут быть с достаточной точностью обобщены в приведенной относительной форме, т е. в виде зависимостей приведенных параметров, отнесенных к номинальным значениям.

Оборудование ГПА выполняется в виде блочных конструкций, обеспечивающих транспортировку железнодорожным, водным или специальным автомобильным транспортом (масса блоков обычно не превышает 60--70 т). Блоки должны изготавливаться готовыми к монтажу и проведению пусконаладочных работ без их разборки и ревизии. Наружные трубопроводы и электрические коммуникации, соединяющие блоки, должны быть сведены к минимуму и иметь простые соединения.

Система автоматического управления ГПА должна обеспечивать:

Автоматический пуск, нормальную и аварийную остановку агрегата, регулирование и контроль технологических параметров ГТУ и нагнетателя-

Предупредительную и аварийную сигнализацию,

Защиту ГПА на всех режимах работы,

Связь агрегата с цеховой системой автоматического регулирования и управления,

Возможность дистанционного изменения режима ГПА от цеховой и станционной систем управления.

ГПА должен обеспечить работу при давлении газа на выходе из нагнетателя равном 115% от номинального (для проведения испытания газопровода), при суммарной продолжительности этого режима не более 200 ч/год. Пуск ГПА осуществляется, как правило, с предварительным заполнением контура нагнетателя технологическим газом рабочего давления.

Комплексное воздухоочистительное устройство входного тракта ГТУ должно обеспечить кондиционность циклового воздуха на входе компрессора и шумовую защиту в различных условиях эксплуатации.

Противообледенительные устройства могут включать в себя сигнализацию обледенения, системы подогрева горячим воздухом элементов входного тракта и компрессора, всей массы циклового воздуха подмешиванием продуктов сгорания, отбираемых после турбины, подмешиванием воздуха из компрессора (регенератора) или подмешиванием горячей смеси воздуха и продуктов сгорания.

Конструкция ГПА должна обеспечить целый ряд требований, соответствующих действующим стандартам и нормам взрывобезопасности, взрывопреду- преждения и взрывозащиты, пожарной безопасности, к вибрации, шумовым показателям и тепловыделениям на рабочих местах и в окружающей среде, к температуре, влажности и подвижности воздуха рабочей зоны в зданиях для ГПА

Высота дымовой трубы ГТУ выбирается из расчета рассеивания токсичных веществ, содержащихся в отработавших газах, до предельно допускаемых концентраций в приземном слое в соответствии с санитарными нормами.

Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16 на базе авиационного привода НК-16СТ в блочно-контейнерном исполнении предназначен для перекачки природного газа по магистральным газопроводам и спроектирован на рабочее давление нагнетателя 7,5 и 9.9 МПа (соответственно модификации ГПА-Ц-16/76 и ГПА-Ц-16/100). Рабочее давление на выходе из нагнетателя определяется лишь конструкцией закладных элементов проточной части нагнетателя (рабочие колеса, диффузоры, кольца), для которых предусмотрена замена в конструкции агрегата: таким образом, агрегат ГПА-Ц-16 полностью унифицирован и представляет собой конструкцию, состоящую из окончательно собранных функциональных блоков и систем, поставляемых на компрессорные станции в полной заводской готовности.

Конструкция блочного комплектного автоматизированного агрегата ГПА-Ц-16 предусматривает осуществление стабильной работы агрегата на компрессорной станции при перепадах температуры окружающей среды от 218К (-55°С) до 318К (+45°С) (климатическое исполнение "XЛ" категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69).

Конструктивно агрегат представляет собой установку, все оборудование которой размешено в отдельных транспортабельных блоках, представлен на рисунке 2. На месте эксплуатации осуществляется монтаж агрегата на монолитном железобетонном фундаменте.

Рисунок 2 - Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16

а - вид сбоку; б - вид сверху; 1 - камера всасывания; 2 - шумоглушитель на входе; 3 - устройство воздухоочистительное; 4 - блок масло агрегатов; 5 - блок маслоохладителей; 6 - трубопровод системы подогрева циклового воздуха; 7 - шумоглушитель на выходе; 8 - проставка; 9 - опора выхлопной шахты; 10 - диффузор; 11 - турбоблок; 12 - блок автоматики: 13 - блок вентиляции 14 - блок промежуточный; 15 - коллектор дренажа; 16 - коллектор системы обогрева; 17 - блок фильтров топливного газа.

Рисунок 3- Схема ГПА-Ц-16

Агрегат включает в себя блоки турбоагрегата, маслоагрегатов, автоматики, контрольно-измерительных приборов (КИП) и вентиляционных устройств, а также устройства подвода циклового воздуха с воздухоочистительным устройством (ВОУ), системами шумоглушения и антиобледенения и выхлопное устройство с шумоглушением.

Турбоблок 11 является базовой сборочной единицей агрегата, в его контейнере на металлической раме размещены нагнетатель, приводной двигатель, маслобак агрегата с трубопроводной системой, гидроаккумулятор, выхлопная улитка, различные системы обеспечения нормальной работы агрегата.

Перекачиваемый газ по газопроводу через входной патрубок "А" поступает в центробежный нагнетатель, где происходит дожатие и подача его через выходной патрубок "Б" в магистральный газопровод.

В качестве привода нагнетателя используется газотурбинный двигатель НК-16СТ авиационного типа, для запуска и питания которого используется очищенный и отредуцированный газ (ГОСТ 21199-75). Для очистки топливного газа от механических примесей на агрегате имеется блок фильтров топливного газа 17.

Механическая связь между свободной турбиной двигателя и ротором нагнетателя осуществляется через промежуточный вал (муфту). Двигательный отсек и отсек нагнетателя турбоблока разделены герметичной перегородкой.

Подвод циклового воздуха для приводного двигателя осуществляется через входные устройства, включающие в себя воздухоочистительное устройство 3, шумоглушители 2, камеру всасывания 1, блок промежуточный с конфузорным воздухозаборником 14. Воздухозаборник обеспечивает равномерность поступающего в двигатель потока воздуха.

Для отвода выхлопных газов, выходящих из свободной турбины двигателя. и снижения их шума служит выхлопное устройство, состоящее из выхлопной улитки, диффузора 10, проставки 8 и шумоглушителей 7. Диффузор и шумоглушители установлены над турбоблоком на отдельной опоре 9.

С целью обеспечения удобства обслуживания агрегата основные узлы маслосистемы размещены в отдельном блоке маслоагрегатов 4, а приборы и шиты системы автоматического управления агрегатом в блоке автоматики 12.

Отсек двигателя вентилируется за счет отбора воздуха из всасывающего тракта центробежным вентилятором, установленным в блоке вентиляции 13. Система вентиляции исключает попадание пыли в отсек двигателя. Блок вентиляции обеспечивает также охлаждение масла в случае аварийного отключения внешнего электропитания вентиляторов за счет отбора части воздуха от компрессора двигателя и пропускания его через маслоохладители

Охлаждение масла в маслосистемах двигателя и нагнетателя осуществляется аппаратами воздушного охлаждения, установленными в двух блоках маслоохладителей 5.

Блок вентиляции и блоки маслоохладителей размещаются соответственно на блоках промежуточном, маслоагрегатов и автоматики. Такая компоновка блоков позволила максимально сократить площадь, занимаемую агрегатом на газоперекачивающей станции.

Стыковка всех блоков осуществляется через гибкие переходники, позволяющие компенсировать неточности установки при монтаже агрегата.

Для обеспечения защиты воздухозаборного устройства двигателя от обледенения на агрегате предусмотрена система подогрева циклового воздуха 6. Система включается в работу автоматически посредством датчиков температуры окружающей среды и работает на принципе отбора с помощью эжекторов части горячих выхлопных газов и подачи их на вход в двигатель. Эжектирующий воздух подводится от компрессора низкого давления. Система обогрева блоков и отсеков агрегата позволяет проводить пусконаладочные и ремонтные работы в холодное время года, она также обеспечивает отбор горячего воздуха от работающего агрегата для нужд станции. Воздух на систему обогрева отбирается от компрессора высокого давления двигателя в количестве; подключение системы обогрева к станционной системе производится через общий для всего агрегата коллектор 16.

Система автоматизированного пожаротушения и автоматизированная система управления агрегата обеспечивают его работу на всех режимах без постоянного присутствия обслуживающего персонала возле агрегата, а так-же функционирование в составе комплексной системы.

Ещё в 1970-х годах на базе авиационного двигателя НК-12МА была создана установка для газоперекачивающих агрегата ГПА-Ц-6,3 мощностью 6300 кВт. Создание этого агрегата явилось первым в нашей стране опытом применения модернизированного авиационного двигателя для привода газового нагнетателя. Кроме того, впервые практически было доказано, что газоперекачивающие агрегаты такого типа могут успешно эксплуатироваться в блок-контейнерах без здания турбокомпрессорного цеха, что резко сокращает сроки сооружения компрессорных станций.

Газоперекачивающие агрегаты ГПА-Ц-6,3 были внедрены в эксплуатацию на компрессорных станциях газопроводов «Оренбург-Куйбышев» и «Нижняя Тура-Пермь-Казань-Горький» в 1974-1975г.г. Для газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-6,3 была создана специальная газотурбинная установка НК-12СТ со свободной турбиной на базе этого двигателя с максимальной унификацией узлов и деталей серийного двигателя. При создании было обеспечено запас устойчивости работы при минимальной мощности, достаточно высокая экономичность, умеренная температура газа перед турбиной для гарантирования надёжности двигателя. На рис.3.10. газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-6,3.

Рис. 3.10. Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-6,3

ГПА-Ц-6,3 представляет собой блочную установку, состоящую из авиационного двигателя, центробежного нагнетателя природного газа и вспомогательных систем и оборудования. Все основные элементы ГПА представляют собой блочные модули, стыкуемые между собой на месте монтажа. Опыт эксплуатации агрегата подтвердил целесообразность использования авиационных двигателей в качестве привода центробежных нагнетателей газа и необходимость совершенствования конструкции агрегата, его основных и вспомогательных систем, компоновочных решений КС, а также комплектно-блочного метода строительства компрессорных станций с подобными агрегатами.

На рис. 3.11. представлена газотурбинная установка.

Рис. 3.11. Газотурбинная установка ГПА-Ц-6,3 НК-12СТ

Большой мощностью при малой массе;

Быстрому монтажу и демонтажу;

Быстрому запуску и выходу на режим;

Дистанционной системе управления и регулирования режима двигателя;

Возможностью создания передвижных газоперекачивающих агрегатов;

Высоким техническим показателям и т.д.

Имеется опыт использования авиационных двигателей и в нефтяной промышленности, например по эксплуатации турбонасосной установки ПГБУ-2ЖР с авиационным двигателем с системе магистрального нефтепровода Омск-Туймазы 2.

Газоперекачивающие агрегаты ГПА-Ц-16 представляют собой унифицированный ряд машин с приводом от газотурбинного двигателя авиационного типа мощностью 16 МВт НК-16СТ и центробежным нагнетателем НЦ-16-76 с вертикальным разъёмом на различные конечные давления.

Агрегаты предназначены для транспортирования природного газа по магистральным газопроводам и установки их на линейных компрессорных станциях.

Конструкция агрегатов и уровень их автоматизации обеспечивают работоспособность ГПА без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Агрегаты могут работать в климатических зонах с температурой окружающего воздуха от -55 до +45°С.

Агрегат ГПА-Ц-16 состоит из следующих, стыкуемых на месте эксплуатации, транспортабельных основных блоков полной заводской готовности:

· турбоблока, в котором установлен центробежный полнонапорный нагнетатель НЦ-16-76 с вертикальным разъёмом и двигатель НК-16СТ, работающий на перекачиваемом газе. В корпусе нагнетателя, в зависимости от конечного давления, могут устанавливаться различные проточные части;

· воздухоочистительного устройства и камеры всасывания для подачи очищенного воздуха в двигатель;

· блока маслоохладителей, в которых установлены теплообменники системы воздушного охлаждения масла;

· блока маслоагрегатов, в которых размещены агрегаты системы маслоснабжения;

· блока автоматики с отсеком пожаротушения.

Все узлы и системы агрегатов, за исключением проточной части нагнетателя, полностью унифицированы.

Нагнетатель НЦ-16/76

1). Общие сведения

Тип - двухступенчатый, центробежный с вертикальным разъёмом.

Направление вращения вала СТ против часовой стрелки.

Тип привода - газотурбинный, авиационный со свободной турбиной;

Система смазки - циркуляционная под давлением с воздушным охлаждением;

Система уплотнения - гидравлическая, масляная, щелевая с плавающими кольцами.

2). Общее устройство.

Нагнетатель состоит из следующих основных частей: наружного корпуса, который конструктивно представляет собой стальной кованый

цилиндр. К цилиндру приварены всасывающий и нагнетательный патрубки. К нижней части корпуса приварены опорные лапы, а к верхней части - опорные лапы под два гидроаккумулятора. С обеих торцов корпус закрыт стальными коваными крышками, которые фиксируются в корпусе разрезными стопорными кольцами и кронштейнами. Внутри наружного корпуса расположен внутренний корпус. Внутренний корпус состоит из камеры всасывания, диафрагмы, диффузоров, входного направляющего аппарата и обратного направляющего аппарата. Ротор нагнетателя представляет собой ступенчатый вал с напрессованными на него двумя рабочими колесами, думмисом и диском упорного подшипника. Рабочие колеса паяной конструкции изготовлены из нержавеющей стали и состоят из основного и покрывного дисков. Ротор установлен на двух подшипниках скольжения - опорном и опорно-упорном. Думмис предназначен для уменьшения осевого усилия на упорный подшипник. Уплотнение ротора состоит из концевого уплотнения, представляющего собой щелевые масляные уплотнения с плавающими кольцами, и лабиринтного уплотнения. К кожуху подшипника крепится блок маслонасосов, который состоит из шестеренчатого главного насоса системы смазки и трехвинтового главного насоса системы уплотнения. Для замера вибрации ротора на торцах подшипников установлены датчики вибрации и датчик осевого сдвига ротора.