Что такое дожимная компрессорная станция
ДОЖИМНАЯ КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ
Что это такое?
Справка:
ДКС-1 является самой мощной дожимной компрессорной станцией из эксплуатируемых ПАО «Газпром» в подземных хранилищах газа .
Дожимная компрессорная станция (ДКС) — это комплекс сооружений и оборудования для закачки газа в подземное хранилище в летний период либо отбора голубого топлива в зимний период.
Для чего она нужна?
Как она устроена?
ДКС представляет собой один из важнейших элементов всего процесса подготовки газа. Кроме компримирования голубого топлива, на дожимной компрессорной станции осуществляются процессы очистки, охлаждения, осушки и замера газа.
Дожимная компрессорная станция, Ставропольское ЛПУМГ
При отборе газ из ПХГ проходит по входным шлейфам на установки очистки, в которых он очищается от взвешенных твердых частиц и капельной влаги. Далее голубое топливо поступает в компрессорный цех первой ступени сжатия. После компримирования газ охлаждается в аппаратах воздушного охлаждения (АВО) первой ступени и попадает в компрессорный цех второй ступени сжатия. Дальше голубое топливо охлаждается на АВО газа второй ступени и поступает в цех осушки, после чего замеряется и направляется по выходным шлейфам в магистральный газопровод — непосредственно к потребителю.
Как у нас?
ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» эксплуатирует две дожимные компрессорные станции — ДКС-1 и ДКС-2. Обе станции находятся в зоне ответственности Ставропольского ЛПУМГ и работают в составе Северо-Ставропольского ПХГ.
ДКС-1 — производственный объект с двумя ступенями компримирования по двенадцать газоперекачивающих агрегатов суммарной мощностью 216 МВт. На ДКС-2 также две ступени сжатия, но агрегатов больше — девять в каждой. Однако суммарная мощность станции меньше — 144 МВт.
Оба объекта выполняют функцию подачи газа в зимний период из Северо-Ставропольского подземного хранилища газа (горизонт Хадум) в магистральную сеть предприятия. В летнее время перепуском газа без компримирования станции обеспечивают закачку голубого топлива в ПХГ из системы магистральных газопроводов.
Дожимные компрессорные установки для подготовки различных типов газа
Газ имеет колоссальное значение для развития цивилизации. И пока умудренные эксперты рассуждают о перспективах газовой эпохи, специалисты-практики неустанно заботятся о насущных проблемах газовой добычи и транспортировки, повышении эффективности газового топлива в энергетике, полноценном использовании газа при переработке.
Газ имеет колоссальное значение для развития цивилизации. И пока умудренные эксперты рассуждают о перспективах газовой эпохи, специалисты-практики неустанно заботятся о насущных проблемах газовой добычи и транспортировки, повышении эффективности газового топлива в энергетике, полноценном использовании газа при переработке.
Поэтому подготовка исходного газа на разных этапах использования имеет особенности и ведется с учетом типа, состава и назначения газа. Перед профессионалами-газовиками, энергетиками, химиками возникает специфический набор инженерных задач, связанных с газоподготовкой. В этом процессе важная роль отводится компримированию газа с помощью дожимных компрессорных установок.
Дожимные компрессорные установки (ДКУ) применяются в нефтегазодобывающей отрасли (фото 1), энергетике, нефтегазохимии, других секторах промышленности. Ко всем ДКУ различных модификаций предъявляются индивидуальные требования, вытекающие из сферы применения, особенностей проекта и условий эксплуатации.
Фото 1. ДКУ «ЭНЕРГАЗ» на компрессорной станции низких ступеней Алехинского месторождения
КРИТЕРИИ ВЫБОРА
Правильный выбор ДКУ зависит от производственных и технологических возможностей, надежности и ресурса газодожимного оборудования. Рассмотрим эти факторы на примерах дожимных компрессорных установок от компании ЭНЕРГАЗ.
Возможности компримирования. Дожимные установки, оснащенные винтовыми маслозаполненными компрессорами, способны компримировать углеводородный газ до давления 7,5 МПа. Технологические возможности этих ДКУ позволяют перекачивать природный или попутный нефтяной газ с различной производительностью (200…50 000 м 3 /ч).
Фото 2. Двухступенчатые ДКУ обеспечивают топливом 4-й энергоблок Южно-Сахалинской ТЭЦ-1
В нефтегазовой отрасли особого внимания специалистов заслуживает способность наших ДКУ подготавливать попутный газ при крайне низких значениях входного давления. Технологическая задача компримирования низконапорного ПНГ решается с учетом особенностей конкретных промыслов. Месторождения оснащаются так называемыми «малыми» компрессорными станциями, основу которых составляют ДКУ низкого давления. В случае если давление газа приближено к вакууму (от 0,001 МПа), применяются вакуумные компрессорные установки.
Важен также специфический опыт работы с тяжелыми нефтяными газами плотностью до 3,0 кг/м 3 и агрессивным газом с высоким содержанием соединений серы.
Фото 3. Дожимная компрессорная станция ангарного типа для ГТЭС-36 Северо-Лабатьюганского м/р
Помимо эксплуатационных технологических систем, установки оснащаются системами жизнеобеспечения (вентиляция, обогрев, освещение) и безопасности (газодетекция, пожарообнаружение и пожаротушение).
Фото 4. ДКУ от компании ЭНЕРГАЗ эксплуатируются в экстремальных условиях Крайнего Севера.
Учитывая, что в винтовом маслозаполненном компрессоре в процессе компримирования газ смешивается с маслом и на выход поступает газомасляная смесь, для сепарирования масла из газа устанавливается фильтр-сепаратор и каскад специальных коалесцентных фильтров. Этим обеспечивается полная очистка газа от масла. Газ на выходе из компрессорной установки содержит в себе не более 3 ppm масла. По желанию заказчика на ДКУ устанавливают фильтры дополнительной очистки, после которых эта величина не превышает 0,5 ppm.
Регулирование производительности ДКУ. Регулирование производительности компрессорной установки осуществляется при помощи двухуровневой системы, что позволяет максимально быстро и корректно реагировать на изменение режима работы сопряженной газотурбинной установки или изменение параметров входного газопровода.
Для изменения производительности в диапазоне 15…100% применяется функция объёмного регулирования через золотниковый клапан компрессора (рис.1). Это снижает эксплуатационные расходы, так как потребляемая мощность главного электродвигателя в режиме золотникового регулирования практически пропорциональна производительности компрессорной установки.
Рисунок 1. Регулирование производительности ДКУ через золотниковый клапан компрессора
Для регулирования производительности в диапазоне 0…15% ДКУ ЭНЕРГАЗ оснащают байпасной линией (перепускным клапаном), которая обеспечивает работу в режиме рециркуляции, позволяет установке функционировать при нулевом расходе в период наладки оборудования, а также дает возможность моментально реагировать на резкое изменение нагрузки.
Автоматизированная система управления. ДКУ ЭНЕРГАЗ снабжены автоматизированной системой управления (САУ), которая поддерживает установку в рабочем режиме, обеспечивая требуемые эксплуатационные параметры, в том числе параметры масла, газа, охлаждающей жидкости. САУ управляет системами жизнеобеспечения и безопасности ДКУ, а также обеспечивает связь с верхним уровнем АСУ ТП. В составе компрессорной станции связанные между собой САУ нескольких компрессорных установок выполняют функцию группового регулирования и координируют работу этих ДКУ.
Автоматизированная система управления может размещаться как в отдельном укрытии, так и внутри блок-модуля дожимной компрессорной установки. В этом случае отсек управления отделяют от технологической части газонепроницаемой перегородкой.
Комплектация ДКУ. Комплектация дожимных компрессорных установок индивидуальна для каждого проекта, учитывает качество и состав исходного газа, условия эксплуатации, параметры сопряженного оборудования, область применения.
При наличии особых проектных требований заказчика, ДКУ ЭНЕРГАЗ могут осуществлять (помимо доочистки и компримирования) учет объёма газа, осушку, дополнительное охлаждение, редуцирование газа и ряд других функций (фото 5).
Для этого в комплект поставки включается специальное оборудование: блок учета газа, адсорбционный или рефрижераторный осушитель, чиллер (холодильная установка), система редуцирования, потоковый хроматограф для определения состава и теплотворной способности газа (калориметр), измеритель температуры точки росы газа по влаге и углеводородам с устройством отбора проб, ресивер, поточный вискозиметр.
Фото 5. Комплекс для подготовки ПНГ (ДКУ с блоком учета газа, осушитель, чиллер)
При компримировании низконапорного и тяжелого (жирного) попутного нефтяного газа ДКУ оснащают системой быстродействующих клапанов на входе и выходе газа, автоматической дренажной системой для откачки конденсата из фильтра-скруббера, датчиком содержания кислорода и дополнительными измерительными приборами.
Индивидуальное проектирование. Способность производителя разрабатывать проекты по индивидуальным требованиям заказчика, без увеличения стоимости «за индивидуальный подход». Готовность предложить ДКУ в разных исполнениях с учетом условий эксплуатации на конкретном объекте.
Опыт эксплуатации. Значительная практика универсального применения дожимных компрессорных установок в различных отраслях промышленности. Уникальность опыта работы на попутном нефтяном газе. Наличие филиалов и складов запасных частей в регионах России. Возможность лично оценить, с какими турбинами эксплуатируются ДКУ, на каких типах газа они функционируют. Для принятия более обоснованного решения ЭНЕРГАЗ приглашает потенциальных заказчиков посетить завод-изготовитель и объекты, на которых наши ДКУ применяются продолжительное время.
Комплексный сервис. После доставки ДКУ на объект мы не только осуществляем шефмонтаж (фото 6) и пусконаладочные работы. Наши сервисные специалисты проводят индивидуальные испытания ДКУ, контролируют работу установок в ходе комплексных испытаний сопряженного оборудования или энергообъекта в целом, обучают эксплуатационный персонал заказчика. Эксплуатация компрессорных установок сопровождается регулярным техническим обслуживанием (фото 7). Качество и своевременность этих работ основаны на опыте и компетентности инженеров нашей компании.
Фото 6. Монтаж аппарата воздушного охлаждения на компрессорную установку
Таким образом, эксплуатационная надежность ДКУ от компании ЭНЕРГАЗ достигается комплексом следующих факторов:
В общей сложности более 150 ДКУ от компании ЭНЕРГАЗ эксплуатируются в энергетике и нефтегазовой отрасли России и стран СНГ. Более 40 установок находятся сегодня на различных стадиях подготовки к пуску.
Дожимные компрессорные установки для подготовки различных типов газа
Газ имеет колоссальное значение для развития цивилизации. И пока умудренные эксперты рассуждают о перспективах газовой эпохи, специалисты-практики неустанно заботятся о насущных проблемах газовой добычи и транспортировки, повышении эффективности газового топлива в энергетике, полноценном использовании газа при переработке.
Газ имеет колоссальное значение для развития цивилизации. И пока умудренные эксперты рассуждают о перспективах газовой эпохи, специалисты-практики неустанно заботятся о насущных проблемах газовой добычи и транспортировки, повышении эффективности газового топлива в энергетике, полноценном использовании газа при переработке.
Поэтому подготовка исходного газа на разных этапах использования имеет особенности и ведется с учетом типа, состава и назначения газа. Перед профессионалами-газовиками, энергетиками, химиками возникает специфический набор инженерных задач, связанных с газоподготовкой. В этом процессе важная роль отводится компримированию газа с помощью дожимных компрессорных установок.
Дожимные компрессорные установки (ДКУ) применяются в нефтегазодобывающей отрасли, энергетике, нефтегазохимии, других секторах промышленности. Ко всем ДКУ различных модификаций предъявляются индивидуальные требования, вытекающие из сферы применения, особенностей проекта и условий эксплуатации.
КРИТЕРИИ ВЫБОРА
Правильный выбор ДКУ зависит от производственных и технологических возможностей, надежности и ресурса газодожимного оборудования. Рассмотрим эти факторы на примерах дожимных компрессорных установок от компании ЭНЕРГАЗ.
Возможности компримирования. Дожимные установки, оснащенные винтовыми маслозаполненными компрессорами, способны компримировать углеводородный газ до давления 7,5 МПа. Технологические возможности модификаций этих ДКУ позволяют перекачивать природный или попутный нефтяной газ с различной производительностью (200…50 000 м 3 /ч).
Фото 1. Двухступенчатые ДКУ обеспечивают топливом 4-й энергоблок Южно-Сахалинской ТЭЦ-1
При необходимости ДКУ ЭНЕРГАЗ оснащают поршневыми компрессорами, которые обеспечивают выходное давление свыше 10 МПа для турбин более высокой мощности.
В нефтегазовой отрасли особого внимания специалистов заслуживает уникальная способность наших ДКУ подготавливать попутный газ при крайне низких значениях входного давления. Технологическая задача компримирования низконапорного ПНГ решается с учетом особенностей конкретных промыслов. Месторождения оснащаются так называемыми «малыми» компрессорными станциями, основу которых составляют ДКУ низкого давления.
Фото 2. Компрессорные установки низкого давления на ЦППН НГДУ «Комсомольскнефть»
В случае если давление газа приближено к вакууму (от 0,001 МПа), применяются вакуумные компрессорные установки.
Важен также специфический опыт работы с тяжелыми нефтяными газами плотностью до 3,0 кг/м 3 и агрессивным газом с высоким содержанием соединений серы.
Условия эксплуатации и способ исполнения. Установки изготавливаются в двух базовых вариантах: блочно-модульные и ангарного типа
Фото 3. Дожимная компрессорная станция ангарного типа для ГТЭС-36 Северо-Лабатьюганского м/р
Фото 4. ДКУ от компании ЭНЕРГАЗ эксплуатируются в экстремальных условиях Крайнего Севера
Помимо эксплуатационных технологических систем, установки оснащаются системами жизнеобеспечения (вентиляция, обогрев, освещение) и безопасности (газодетекция, пожарообнаружение и пожаротушение).
Учитывая, что в винтовом маслозаполненном компрессоре в процессе компримирования газ смешивается с маслом и на выход поступает газомасляная смесь, для сепарирования масла из газа устанавливается фильтр-сепаратор и каскад специальных коалесцентных фильтров. Этим обеспечивается полная очистка газа от масла. Газ на выходе из компрессорной установки содержит в себе не более 3 ppm масла. По желанию заказчика на ДКУ устанавливают фильтры дополнительной очистки, после которых эта величина не превышает 0,5 ppm.
Регулирование производительности ДКУ. Регулирование производительности компрессорной установки осуществляется при помощи двухуровневой системы, что позволяет максимально быстро и корректно реагировать на изменение режима работы сопряженной газотурбинной установки или изменение параметров входного газопровода.
Для изменения производительности в диапазоне 15…100% применяется функция объёмного регулирования через золотниковый клапан компрессора.
Рис 1. Регулирование производительности ДКУ через золотниковый клапан компрессора
Это снижает эксплуатационные расходы, так как потребляемая мощность главного электродвигателя в режиме золотникового регулирования практически пропорциональна производительности компрессорной установки.
Для регулирования производительности в диапазоне 0…15% ДКУ ЭНЕРГАЗ оснащают байпасной линией (перепускным клапаном), которая обеспечивает работу в режиме рециркуляции, позволяет установке функционировать при нулевом расходе в период наладки оборудования, а также дает возможность моментально реагировать на резкое изменение нагрузки.
Автоматизированная система управления. ДКУ ЭНЕРГАЗ снабжены автоматизированной системой управления (САУ), которая поддерживает установку в рабочем режиме, обеспечивая требуемые эксплуатационные параметры, в том числе параметры масла, газа, охлаждающей жидкости. САУ управляет системами жизнеобеспечения и безопасности ДКУ, а также обеспечивает связь с верхним уровнем АСУ ТП. В составе компрессорной станции связанные между собой САУ нескольких компрессорных установок выполняют функцию группового регулирования и координируют работу этих ДКУ.
Автоматизированная система управления может размещаться как в отдельном укрытии, так и внутри блок-модуля дожимной компрессорной установки.
Фото 5. Отсек САУ расположен внутри блок-модуля компрессорной установки
В этом случае отсек управления отделяют от технологической части газонепроницаемой перегородкой.
Комплектация ДКУ. Комплектация дожимных компрессорных установок индивидуальна для каждого проекта, учитывает качество и состав исходного газа, условия эксплуатации, параметры сопряженного оборудования, область применения.
При наличии особых проектных требований заказчика, ДКУ ЭНЕРГАЗ могут осуществлять (помимо доочистки и компримирования) учет объёма газа, осушку, дополнительное охлаждение, редуцирование газа и ряд других функций.
Для этого в комплект поставки включается специальное оборудование: блок учета газа, адсорбционный или рефрижераторный осушитель, чиллер (холодильная установка), система редуцирования, потоковый хроматограф для определения состава и теплотворной способности газа (калориметр), измеритель температуры точки росы газа по влаге и углеводородам с устройством отбора проб, ресивер, поточный вискозиметр.
При компримировании низконапорного и тяжелого (жирного) попутного нефтяного газа ДКУ оснащают системой быстродействующих клапанов на входе и выходе газа, автоматической дренажной системой для откачки конденсата из фильтра-скруббера, датчиком содержания кислорода и дополнительными измерительными приборами.
Индивидуальное проектирование. Способность производителя разрабатывать проекты по индивидуальным требованиям заказчика, без увеличения стоимости «за индивидуальный подход». Готовность предложить ДКУ в разных исполнениях с учетом условий эксплуатации на конкретном объекте.
Опыт эксплуатации. Значительная практика универсального применения дожимных компрессорных установок в различных отраслях промышленности. Уникальность опыта работы на попутном нефтяном газе. Наличие филиалов и складов запасных частей в регионах России. Возможность лично оценить, с какими турбинами эксплуатируются ДКУ, на каких типах газа они функционируют. Для принятия более обоснованного решения ЭНЕРГАЗ приглашает потенциальных заказчиков посетить завод-изготовитель и объекты, на которых наши ДКУ применяются продолжительное время.
Комплексный сервис. После доставки ДКУ на объект мы не только осуществляем шефмонтаж и пусконаладочные работы.
Фото 6. Монтаж аппарата воздушного охлаждения на компрессорную установку
Наши сервисные специалисты проводят индивидуальные испытания ДКУ, контролируют работу установок в ходе комплексных испытаний сопряженного оборудования или энергообъекта в целом, обучают эксплуатационный персонал заказчика. Эксплуатация компрессорных установок сопровождается регулярным техническим обслуживанием.
Качество и своевременность этих работ основаны на опыте и компетентности инженеров нашей компании.
Таким образом, эксплуатационная надежность ДКУ от компании ЭНЕРГАЗ достигается комплексом следующих факторов:
В общей сложности более 150 ДКУ от компании ЭНЕРГАЗ эксплуатируются в энергетике и нефтегазовой отрасли России и стран СНГ. Более 40 установок находятся сегодня на различных стадиях подготовки к пуску.
105082, Москва, ул. Б. Почтовая, 34, стр. 8
Автор: И.В.Чернов – ООО «ЭНЕРГАЗ», О.В.Шершнев – ООО «ЭНЕРГАЗ»
Компрессорные станции. Дожимная компрессорная станция
Изготовление, сборка, тестирование и испытание компрессорных станций и дожимных компрессорных станций
производится на заводах в Швейцарии, Германии, Франции, Турции, США, Японии и Кореи
Общая информация о компрессорных станциях
Компрессорное оборудование (станции) к настоящему времени получило широкое распространение во многих отраслях промышленности, а также используется в медицине и фармацевтике, в сфере технического обслуживания автомобилей, в качестве источника сжатого воздуха для пневмоинструмента и т.д. Увеличение потребностей в сжитых газах породило множество типов компрессоров, отличающихся по конструкции, принципу действия и рабочим характеристикам. Компрессорное оборудование (станции) обычно относят к вспомогательному, то есть оно не принимает непосредственного участия в производственном процессе, однако это не мешает ему быть неотъемлемой и необходимой для функционирования частью производственных линий и различных технических систем.
Поскольку зачастую нет необходимости интегрировать сам компрессор в технологическую линию, а требуется лишь подведение сжатого газа, производимого им, то рациональным решением является объединить компрессор и его вспомогательное оборудование в единый агрегат, который может быть приобретен, установлен и подключен как единое целое. Это позволяет упрощать процессы проектирования и обслуживания оборудования. Совокупность устройств, предназначенных для выработки сжатого газа, включающих компрессор, установленный на едином основании с двигателем, передачей и другим вспомогательным оборудованием, называется компрессорной установкой.
Другой причиной создания компрессорных установок послужила необходимость иметь мобильный источник сжатого газа. К примеру, для питания переносного пневмоинструмента, снабжение сжатым воздухом которого, очевидно, является неудобным, или для временных установок по добыче полезных ископаемых, таких как нефть и газ, развертываемые в удаленных и труднодоступных районах. Мобильность в этом случае может подразумевать как возможность перевозки компрессорной установки транспортом без необходимости сложно монтажа в месте назначения, так и оснащение самой установки приспособлениями для передвижения, к примеру, колесами.
Разнообразие компоновок компрессорных станций и установок очень велико, что обусловлено широкими возможностями по сочетанию отдельных элементов. Сам набор этих элементов может сильно меняться от случая к случаю, однако можно выделить ряд основных:
Общий вид компрессорной станции
Без компрессора, очевидно, станция не способна выполнять свою основную функцию, а в свою очередь его работа невозможна без подведения механической энергии от привода. Ресивер служит в качестве промежуточной емкости для сжатого газа и позволяет сглаживать пульсацию выходного потока. В некоторых случаях наличие ресивера не является необходимым, и он может не входить в состав станции. Основание служит базой для размещения прочего оборудования, причем ее роль может брать на себя ресивер, если это позволяют вес и габариты компрессора и привода.
Количественный состав элементов компрессорной станции также меняется в зависимости от требований выполняемой задачи. Если сжимаемый газ сильно загрязнен, либо же степень его загрязнения может возрастать время от времени, то устанавливаются дополнительные фильтры, которые могут работать постоянно или подключатся к работе по мере необходимости. Возможны случаи, в которых компрессорная установка должна работать бесперебойно в течение длительного времени, то есть оборудование не может быть остановлено для ремонта и технического обслуживания. В качестве решения этой проблемы наряду с рабочим компрессором или компрессорами располагают дополнительную резервную единицу. При этом становится возможным техническое обслуживание станции без прекращения ее работы. К тому моменту, когда одно из рабочих устройств начинает требовать ремонт, его исключают из общей линии потока газа, а на его место подключают резервный компрессор, что позволяет при сохранении производительности установки произвести необходимые работы по обслуживанию. Далее исключение устройств из линии общего потока может чередоваться, чтобы обеспечить цикличность их работы и остановов.
Схема режимов работы компрессорной станции из трех компрессоров
Помимо основных элементов станция может быть по необходимости дооборудована самыми разными вспомогательными системами и устройствами. Для увеличения срока службы основного оборудования применяются системы смазки и охлаждения (масляные или воздушные), а также различные фильтры для газовой среды, устанавливаемые как до компрессора, так и после него. Если от станции требуется обеспечивать поток сжатого газа с переменным давлением и расходом, то в ее конструкцию добавляют систему контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА), а также интерфейсы управления. В случае, когда компрессорная установка представляет собой отдельный модуль, эксплуатируемый в тяжелых климатических условиях, его комплектуют также системами отопления и вентиляции для поддержания оптимальных условий внутри.
Вспомогательные устройства компрессорной станции
В силу сложности своей конструкции компрессорные станции имеют крайне обширную классификацию, которая может выстраиваться на основе классификаций ее составных частей. Конечно же, основополагающей будет являться деление по применяемому компрессору, введу чего установки можно разделить на:
В первой группе используются такие компрессоры как поршневой, мембранный, пластинчатый, винтовой и т.д. Сжатие газа путем уменьшения объема рабочей камеры, приводящее к увеличению давления внутри нее, позволяет компрессорным установкам такого типа развивать значительное давление на выходе. Во второй группе применяют центробежные, осевые и струйные компрессоры, в которых повышение давления достигается путем увеличения кинетической энергии газового потока, которая затем частично переходит в потенциальную энергию давления.
Также классификацию можно проводить в разрезе основных характеристик компрессора. К таким основным характеристикам относят:
В зависимости от давления компрессоры делят на сверхвысокого (более 100 МПа), высокого (от 10 до 100 МПа), среднего (от 1,2 до 10 МПа) и низкого (от 0,15 до 1,2 МПа) давления. По производительности (расходу) деление проводят следующим путем: малой (до 10 м 3 /мин), средней (от 10 до 100 м 3 /мин) и большой (более 100 м 3 /мин) производительности.
Вторым по важности элементом компрессорной станции является привод компрессора, куда входит сам двигатель и механическая передача, переносящая крутящий момент с вала двигателя на вал компрессора. В этом случае могут выделять следующие компрессорные установки: с дизельным, бензиновым, электрическим и т.д. двигателем, а по типу их соединения с компрессором: с ременной, цепной, зубчатой и т.п. передачей. Такая классификация особенно важна для мобильных компрессорных установок, поскольку не все источники энергии могут быть доступны в зависимости от места использования. Так на удаленных от линий электропередач участках проще и целесообразнее будет использование компрессорной установки, работающей от жидкого или газообразного топлива, которые может быть доставлено отдельным транспортом.
Важной особенностью компрессорных установок является возможность сделать их передвижными, в связи с чем выделяют:
Мобильные установки могут иметь самую разную подвижную базу, начиная от небольших роликов и заканчивая закрытым прицепом для автомашины. Конкретный выбор будет зависеть от места использования и назначения установки. Для автосервиса будет достаточно установить компрессор и все необходимые элементы на подвижную платформу, которую может вручную перемещать работник в пределах помещения, в то время как мощный и габаритный компрессор, используемый для питания сжатым воздухом строительного инструмента, будет предпочтительнее разместить в грузовом прицепе или на раме самого автомобиля.
В общем случае в зависимости от тип платформы, на которой расположено оборудование компрессорные установки могут быть установлены на:
Виды размещения компрессорной станции
Вариант с размещением компрессора, двигателя и передачи непосредственно на ресивере является весьма распространенным, поскольку установка выходит компактной и обеспечивающей легкий доступ к отдельным частям для осмотра и ремонта. Кроме того, ее можно сделать мобильной, если оснастить ресивер колесами. Наиболее крупные и сложные компрессорные установки размещаются на рамах, установленных на фундаменте. Вся конструкция может представлять из себя отдельный модуль с встроенной вентиляцией и отоплением, что позволяет перемещать такую установку с помощью транспорта и использовать при любых погодных и климатических условиях.
Среди многообразия назначений компрессорных станций и установок можно выделить несколько основных направлений. Одно из них – обеспечение сжатым воздухом различного пневмоинструмента. В этой области наиболее востребованы мобильные станции, применяемые дорожными и строительными службами. Также это могут быть мобильные или стационарные краскопульты и установки пескоструйной обработки.
Вторым большим направлением является снабжение сжатым газом (в том числе воздухом) различного оборудования на предприятиях и производственных линиях. Это могут быть пневматические прессы, пневмомоторы, крановое оборудование, регулировочно-запорная арматура и т.д. Поскольку такие потребители сжатого воздуха являются преимущественно крупными объектами, установленными на фундаменте, то соответствующие компрессорные станции делают стационарными, адаптированными под работу с конкретным оборудованием.
В химической технологии компрессорные установки служат для подачи сжатых газов в аппараты химического синтеза, поэтому к ним предъявляются дополнительные требования по химической и коррозионной стойкости к нагнетаемому газу, а также к уровню герметизации и взрывобезопасности. В то же время почти повсеместно на предприятиях присутствуют линии сжатого азота, который используется для продувки аппаратов и трубопроводов. Преимущество азота в этом случае обуславливается инертностью этого газа, его доступностью и возможностью получения из атмосферного воздуха путем мембранного разделения или фракционной перегонки. Атмосферный воздух или чистый кислород под давлением также применяется для проведения реакций химического синтеза в качестве окислителя. Последнее широко используется в металлургии, что делает компрессорные станции востребованными и в этой области.
Общая информация о дожимных компрессорных станциях
Разработка газовых месторождений сопряжена с рядом особенностей, налагающих дополнительные требования к организации процесса. Так выделяют три основных этапа: нарастающей, постоянной и падающей добычи. Непосредственно разработка начинается уже на стадии разбуривания и обустройства месторождения, чему соответствует этап нарастающей добычи. По завершении вышеперечисленных мероприятий месторождение переходит на режим работы, установленный проведенными технико-экономическими расчетами, чему соответствует этап постоянной добычи. За это время изымается около 2/3 всех запасов газа. Далее наступает этап падающей добычи, характеризующийся снижением уровня добычи вследствие вывода из эксплуатации части скважин по причине их обводнения или уменьшения отдачи газа ниже уровня рентабельности. В таких условиях из месторождения дополнительно отбираются до 10% его запасов. При разработке средних и малых месторождений этапы нарастающей и постоянной добычи могут отсутствовать вовсе.
В начале разработки месторождения, как правило, имеющегося пластового давления оказывается достаточно для транспортировки газа от скважины к узлу его подготовки, а затем далее к газопроводу без использования компрессорного оборудования. Однако на всем протяжении процесса добычи пластовое давление постепенно снижается и уже на этапе постоянной добычи, а тем более этапе падающей добычи, можно столкнуться с проблемой, при которой текущего давления окажется недостаточно для его подачи в газопровод. В связи с этим с технологической точки зрения разработку месторождения разбивают на два этапа: бескомпрессорный и компрессорный. Как следует из названия, их различие состоит в использовании компрессорной установки, предназначенной для увеличения давления добываемого газа. Такие установки называют дожимными компрессорными станциями (ДКС). Они призваны решать следующие задачи:
Компрессорный этап разработки месторождения является важной составляющей всего процесса добычи. В течение бескомпрессорного этапа обычно отбирается 50-60% от общего запаса газа, в то время как эксплуатация месторождения в компрессорном режиме позволяет извлечь дополнительно 20-30% общих запасов, что является существенной величиной. Оборудование для подготовки газа рассчитано на определенное его давление, а также под определенным давлением газ должен подаваться в магистральный газопровод. При падении пластового давления ДКС обеспечивает постоянство выходного давления путем дополнительного его увеличения на необходимую величину. Все это делает дожимные станции одним из важнейших элементов газодобычи.
Помимо непосредственно скважин ДКС могут устанавливать на подземные газохранилища, при этом их задача будет заключаться в отборе из хранилища газа и подаче его под необходимым давлением в газопровод. Силами этой же компрессорной станции осуществляется и обратная операция, при которой газ отбирается из газопровода и накачивается в хранилище. Такая ДКС должна быть в состоянии развивать большое давление газа на выходе, в противном случае доступный для хранения объем будет использоваться нерационально. Подземные хранилища, размещенные в твердых горных породах, позволяют хранить газ при высоком давлении от 0,8 до 1 МПа.
Установка дожимной компрессорной станции на газовом месторождении и на подземном хранилище
Конструкция и принцип работы
Дожимные компрессорные станции могут сильно отличаться по конструкции и комплектации, но, тем не менее, в них можно выделить ряд основных элементов:
Конструкция дожимной компрессорной станции
Основополагающим элементом ДКС является сам компрессор или группа компрессоров, отвечающих за увеличение давления проходящего газа. Компрессор приводится в действие с помощью присоединенного к нему привода. Под вспомогательным оборудованием подразумевается любые дополнительные устройства, необходимые для корректной работы станции. Это может быть система циркуляции смазывающего масла, система охлаждения, набор КИПиА и т.д. Если ДКС оформлена в виде отдельного модуля, то дополнительное оборудование может включать в себя такие вспомогательные системы как отопление, освещение, вентиляция и т.п.
Дожимные компрессорные станции являются сложными агрегатами, выполняющими задачу по перемещению и нагнетанию газа, ключевым элементом которых является компрессорный блок. Поэтому основная классификация ДКС проходит в зависимости от применяемых компрессоров, которые обычно бывают следующих типов:
Основные типы компрессоров, используемых в дожимных компрессорных станциях
Поршневые относятся к компрессорам объемного типа и работают за счет направленного уменьшения объема рабочей камеры, образованной цилиндром и подвижным поршнем, в которой претерпевает сжатие газ. Достоинствами таких устройств являются достаточно простая конструкция, в значительной степени облегчающая техническое обслуживание и ремонт, а также неприхотливость и надежность. Поршневые компрессоры позволяют развивать значительное давление газа, и в сравнении с другими типами обладают меньшей стоимостью. Однако за такие преимущества приходится платить неравномерностью выдаваемого потока газа цикличностью изменения объема рабочей камеры, вызванной возвратно-поступательными движениями поршня. Помимо этого они более шумны и испытывают вибрационные нагрузки в процессе работы. Дожимные компрессорные станции, оборудованные поршневыми компрессорами, во многом перенимают их особенности. Они достаточно дешевы и просты в обращении, но при этом способны сжимать газ до больших давлений. Поршневые компрессоры небольших размеров могут без проблем быть размещены даже на ресивере, в то время как для крупных может потребоваться более устойчивая платформа.
Винтовой компрессор также относится к объемному типу, однако рабочие камеры в нем образуются путем отсекания пространства корпусом компрессора и одним или более винтами, находящимися в зацеплении. Такие устройства способны развивать значительное давление, которое в случае поршневых компрессоров пришлось бы обеспечивать путем организации многоступенчатой схемы сжатия газа. Винтовые компрессоры, как и дожимные станции на их основе, более сложны и дорогостоящи в сравнении с аналогами, но также показывают высокую надежность и простоту в эксплуатации, как и поршневые, однако требуют строгого исполнения норм эксплуатации. Малая шумность и компактные размеры позволяют с успехом применять винтовые компрессоры в различных мобильных ДКС. Однако их используют и в крупных компрессорных станциях на производствах и газодобывающих предприятиях, особенно высокотехнологических, поскольку способны создавать поток сжатого газа без пульсаций, присущих поршневым КС.
Центробежный компрессор увеличивает давление газа путем сообщения его потоку кинетической энергии, которая затем частично переходит в потенциальную энергию давления. Кинетическая энергия передается от лопастей вращающегося рабочего колеса, а преобразование кинетической энергии в потенциальную происходит на выходе из компрессора в диффузоре. Такой принцип сжатия газа называется динамическим. Центробежные компрессоры при аналогичных условиях не способны развивать таких больших давлений как поршневые и винтовые, и часто для получения необходимой величины сжатия компрессоры делают многоступенчатыми. В то же время этот тип, а значит и соответствующий тип компрессорных станций, способен обеспечивать большой расход газа, что делает востребованными такие КС на газодобывающих предприятиях, а также в местах, где требуется получение сжатого воздуха в больших объемах. Кроме того, в ходе работы центробежного компрессора нагнетание газа происходит равномерно без пульсаций, что облегчает задачу перекачивания.
Следующей по важности классификацией дожимных компрессорных установок и станций можно назвать тип используемого привода. От этого зависит, какой вид топлива может быть использован для работы ДКС. С учетом того, что такое оборудование часто размещается на большом удалении от транспортных путей и в труднодоступных местах, возможность или не возможность снабжения тем или иным видом топлива может стать определяющей. Наиболее часто используются следующие виды приводов:
В газотурбинном приводе механическая энергия вырабатывается, как следует из названия, с помощью турбины, в которой происходит расширение горячего газа, образующегося в камере сгорания, куда подаются топливо и атмосферный воздух. Воздух засасывается с помощью компрессора, поэтому для пуска газотурбинной установки требуется отдельный источник энергии (стартер). Компрессор, камера сгорания и турбина являются основными компонентами газотурбинного агрегата. Данный вид приводов получил широкое распространение, поскольку не привязан к поставкам топлива извне и работает на том же газе, который перекачивает ДКС, а излишки вырабатываемой энергии могут идти на отопление и электроснабжение самой станции и близлежащих объектов.
ДКС с электрическим приводом, несмотря на необходимость в обязательном подведении электроэнергии, имеет ряд преимуществ перед газомоторными и газотурбинными установками. Во-первых, использование электричества экономит само перекачиваемое топливо, а также благоприятно сказывается на экологичности ДКС за счет снижения вредных выбросов в атмосферу. Во-вторых, электродвигатель гораздо проще поддается регулировке и автоматизации, что значительно упрощает контроль работы всей станции и позволяет уменьшить необходимый рабочий персонал. И в-третьих, значительно улучшаются условия труда на такой ДКС благодаря уменьшению шума установки, вибрации и запыленности воздуха.