Патент на изобретение №2170369
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ РЕКОНСТРУКЦИИ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат: Изобретение может быть использовано в строительстве, а именно в способах реконструкции действующих компрессорных станций магистральных газопроводов. Способ включает в себя замену газогенератора и силовой турбины на газотурбинный двигатель с “правым” направлением вращения ротора силовой турбины, доработки фундаментной рамы, герметичного блока, центробежного нагнетателя, воздухозаборной камеры, укрытия газоперекачивающего агрегата, блока топливной аппаратуры, систем смазки, электроснабжения, автоматизированного управления и контрольно-измерительных приборов. Газотурбинный двигатель, модернизированный нагнетатель в совокупности с перечисленными модернизированными технологическими системами образуют газоперекачивающий агрегат, т.е. устройство, предназначенное для осуществления заявляемого способа реконструкции компрессорной станции. Технический эффект заключается в повышении производительности станции после ее реконструкции при максимальном использовании сформированной структуры технологического оборудования компрессорной станции, упрощении процесса реконструкции и сокращении времени ее проведения. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к области строительства, а именно к способам реконструкции действующих компрессорных станций магистральных газопроводов, в частности может быть использовано при реконструкции компрессорной станции с газоперекачивающими агрегатами типа “Коберра-182” со сформированной структурой технологического оборудования (например, воздухозаборные камеры, базовые узлы центробежных нагнетателей, технологическая обвязка отдельного газоперекачивающего агрегата и т.д.). Структура технологического оборудования компрессорной станции, ее разветвленность и масштабы определяются свойствами газоперекачивающего агрегата как основного устройства станции, выполняющего главную функцию – компримирование газа. При реконструкции действующих компрессорных станций подбор нового газоперекачивающего агрегата осуществляется так, чтобы обеспечить повышение производительности компрессорной станции. Наибольшая производительность компрессорной станции с семью газоперекачивающими агрегатами “Коберра-182”, имеющими номинальную мощность 12,5 МВт, и с учетом пропускной способности входных и выходных газопроводов технологической обвязки центробежных нагнетателей может быть обеспечена при реконструкции таких станций с использованием семи газоперекачивающих агрегатов номинальной мощностью 16,0 МВт каждый. В общем случае реконструкция проводится посредством демонтажа существующих газоперекачивающих агрегатов и сформированной структуры технологического оборудования и последующего монтажа новых газоперекачивающих агрегатов и необходимого для их работы технологического оборудования. Способов проведения реконструкции компрессорной станции с газоперекачивающими агрегатами “Коберра-182” в технической литературе не приводится и в опыте работы газотранспортных предприятий не имеется. Известен агрегат ГПУ-16А (см. Газоперекачивающая установка ГПА-16А. НПО “Машпроект”, Зовнiторгвидав Украiни, 1992 г.), который обеспечит требуемую производительность компрессорной станции при транспортировке газа и может быть использован для ее реконструкции. Этот агрегат представляет собой блочное устройство, в состав которого входят следующие блоки: – блок привода с конвертированным судовым газотурбинным двигателем ДГ90 с номинальной мощностью 16,0 МВт; – блок центробежного нагнетателя газа НЦ 16-76/1,5; – блоки воздухозаборного и газоотводящего устройств; – блоки систем обеспечения работы агрегата; – укрытия, состоящие из блоков крыши и стеновых блок-пакетов. Недостатком данного агрегата применительно к реконструкции компрессорной станции с газоперекачивающими агрегатами “Коберра-182” является то, что он исключает возможность использования сформированной структуры технологического оборудования реконструируемой станции, так как эксплуатация агрегата ГПУ-16А возможна только в перечисленном составе блоков, что требует сооружения индивидуальных фундаментов под перечисленные блоки с последующим их монтажом, а также демонтаж существующего технологического оборудования и последующий монтаж нового технологического оборудования для обеспечения работоспособности данного агрегата. Кроме того, центробежные нагнетатели газа типа НЦ 16-76/1,5 имеют “левое” направление вращения колеса ротора и, следовательно, аналогичное направление вращения ротора силовой турбины газотурбинного двигателя, что, в свою очередь, определяет конструкцию входных и выходных газопроводов технологической обвязки центробежных нагнетателей всех газоперекачивающих агрегатов, входящих в состав компрессорной станции, что исключает возможность использования существующих технологических трубопроводов станции, оснащенных центробежными нагнетателями, имеющими противоположное, то есть “правое” направление вращения колеса ротора. В качестве прототипа выбран импортный газоперекачивающий агрегат “Коберра-182” (см. Моверман Г.С., Радчик И.И. Ремонт импортных газоперекачивающих агрегатов. – М.: Недра, 1986 г., с. 27-28). Газоперекачивающий агрегат “Коберра-182” номинальной мощностью 12,5 МВт состоит из газогенератора “Эвон-1534”, состыкованного с силовой турбиной RT-48, центробежного нагнетателя RF-2BB с “правым” направлением вращения колеса ротора. При запуске раскрутка газогенератора “Эвон-1534” производится пусковым пневмодвигателем, установленным в отдельном отсеке. Система подготовки циклового воздуха расположена в отдельном блоке, в верхней части укрытия газоперекачивающего агрегата. Продукты сгорания после силовой турбины RT-48 выбрасываются в атмосферу через выхлопную трубу, установленную на крыше укрытия. На агрегате применены две раздельные системы смазки. Для смазки и охлаждения подшипников газогенератора “Эвон-1534” используется синтетическое масло пониженной вязкости, поэтому элементы этой системы скомпонованы в отдельный блок. В системе смазки силовой турбины RT-48 и центробежного нагнетателя RF-2BB, а также в системе уплотнения нагнетателя используется турбинное масло. Маслобак этой системы и расположенные на нем насосы, фильтры и регуляторы выделены в отдельный блок. Воздушная система охлаждения масла является общей для обеих систем смазки. Секция маслоохлаждателей расположена на стене укрытия. Воздух для охлаждения может использоваться как изнутри, так и снаружи, через жалюзи. Каждый агрегат “Коберра-182” смонтирован в индивидуальном укрытии, снабженном системами отопления, вентиляции, энергоснабжения, пожаротушения, контроля концентрации газа в воздухе, а также грузоподъемными механизмами. Кроме того, газогенератор “Эвон-1534” с силовой турбиной RT-48 расположены в герметичном боксе с дополнительными системами пожаротушения и вентиляции. При монтаже и демонтаже газогенератора “Эвон-1534” крыша и одна из боковых стенок герметичного бокса снимаются, а транспортировка газогенератора “Эвон-1534” из укрытия осуществляется через специальные ворота. В укрытии газоперекачивающего агрегата предусмотрено свободное пространство для проведения ремонтных работ на центробежном нагнетателе RF-2BB и силовой турбине RT-48, имеются дополнительные ворота для въезда транспорта в само укрытие на свободное пространство. Недостатком данного газоперекачивающего агрегата является невозможность увеличения его производительности при компримировании газа из-за ограниченной мощности газогенератора “Эвон-1534”, пропускной способности центробежного нагнетателя RF-2BB, имеющего фиксированные геометрические размеры колеса ротора и корпусных деталей. Технический эффект предложенного изобретения заключается в повышении производительности действующей компрессорной станции после ее реконструкции при максимальном использовании сформированной структуры технологического оборудования компрессорной станции, упрощении процесса реконструкции и сокращении времени ее проведения. Поставленная цель достигается тем, что способ реконструкции компрессорной станции с газоперекачивающим агрегатом “Коберра-182”, состоящий из демонтажа существующих газоперекачивающих агрегатов, содержащих привод и центробежный нагнетатель, и сформированной структуры технологического оборудования и последующего монтажа новых газоперекачивающих агрегатов и необходимого для их работы технологического оборудования, согласно изобретению в качестве привода используют газотурбинный двигатель с “правым” направлением вращения ротора силовой турбины и мощностью 16 МВт, осуществляют доработку фундаментной рамы и герметичного блока, центробежного нагнетателя и его корпусных деталей, воздухозаборной камеры, укрытия газоперекачивающего агрегата, блока топливной аппаратуры, модернизацию систем смазки, электроснабжения, автоматизированного управления и контрольно-измерительных приборов, при этом на фундаментную раму монтируют дополнительные металлические элементы, производят усиление поперечной балки фундаментной рамы, на одной из стенок фундаментной рамы выполняют индивидуальные проходные отверстия с сальниковыми уплотнениями, производят удлинение герметичного блока в сторону центробежного нагнетателя, а также модернизируют систему приточной и вытяжной вентиляции герметичного блока, проточную часть центробежного нагнетателя заменяют на новую, имеющую более широкие колеса ротора и увеличенный диффузор, протачивают центральную часть задней крышки центробежного нагнетателя, а на корпус центробежного нагнетателя со стороны газотурбинного двигателя устанавливают крышку сборную уплотнительную с системой лабиринтных уплотнений и монтируют трубопровод подвода воздуха из-за компрессора низкого давления газотурбинного двигателя под крышку уплотнительную сборную, при этом производится демонтаж пускового пневмодвигателя и отдельного отсека для него, наружную стенку воздухозаборной камеры выполняют съемной, стенка воздухозаборной камеры со стороны газотурбинного двигателя выполнена открывающейся в виде ворот, осуществляют термо- и шумоизоляцию смонтированных элементов, причем стыки между воздухозаборной камерой и съемной стенкой, воздухозаборной камерой и воротами герметизируют, укрытие газоперекачивающего агрегата выполняют в виде стенки, возводимой путем установки стеновых панелей заводской готовности и заполнения швов между ними герметиком, систему электроснабжения обеспечивается отдельным блоком электротехнического оборудования, при этом система контрольно-измерительных приборов модернизированного нагнетателя и смонтированные контрольно-измерительные приборы газотурбинного двигателя посредством электрических цепей связывают с блоком электротехнического оборудования и главным щитом управления компрессорной станции, производят перепрограммирование системы автоматизированного управления в соответствии с алгоритмом нового агрегата, причем одновременно с этими операциями или поочередно осуществляют монтаж индивидуальной секции маслоохладителя, маслобака, статического маслоотделителя, блок топливного агрегата монтируют на индивидуальной раме за пределами герметичного блока, а в его схему дополнительно включают электромагнитный клапан и блок жиклеров. Поставленная цель достигается также тем, что при реконструкции станции, согласно изобретению, подбирается газоперекачивающий агрегат, содержащий газотурбинный двигатель, центробежный нагнетатель, фундаментную раму, герметичный блок, воздухозаборную камеру, системы смазки, топливного газа, электроснабжения, вентиляции герметичного блока газотурбинного двигателя, укрытие газоперекачивающего агрегата. В состав газоперекачивающего агрегата включены газотурбинный двигатель с “правым” направлением вращения ротора силовой турбины, а именно газотурбинный двигатель ДГ90П с номинальной мощностью 16,0 МВт, представляющий собой единый неразъемный блок заводской готовности, фундаментная рама с дополнительными металлическими элементами и усиленной поперечной балкой, которые служат основанием опор улитки выхлопной трубы и газотурбинного двигателя ДГ90П, а в одной из стенок фундаментной рамы выполнены индивидуальные отверстия диаметром 30 – 175 мм с сальниковыми уплотнениями, причем сам газотурбинный двигатель ДГ90П и улитка выхлопной трубы смонтированы на единой фундаментной раме в герметичном блоке, герметичный блок, удлиненный на 300 мм в сторону центробежного нагнетателя RF-2BB и оснащенный приточной и вытяжной вентиляцией с измененным на 90 градусов направлением потока охлаждающего воздуха относительно оси газотурбинного двигателя ДГ90П и вытяжкой горячего воздуха из области улитки выхлопной трубы, центробежный нагнетатель RF-2BB с номинальной мощностью 16,0 МВт, имеющий уширенные на 2% колеса ротора и диффузор, а также заднюю крышку с проточенной центральной частью на глубину 12 мм по всей поверхности, причем на корпус центробежного нагнетателя RF-2BB со стороны газотурбинного двигателя ДГ90П установлена крышка сборная уплотнительная с системой лабиринтных уплотнений и трубопроводом диаметром 20 мм подвода воздуха из-за компрессора низкого давления газотурбинного двигателя ДГ90П, воздухозаборная камера, из которой демонтированы пусковой пневмодвигатель и отдельный отсек для него, со съемной стенкой размером 2500 х 2500 мм и, кроме того, стенка воздухозаборной камеры со стороны газотурбинного двигателя ДГ90П выполнена открывающейся в виде ворот размером 2500 х 2500 мм, причем осуществлена термо- и шумоизоляция смонтированных элементов, а стыки между воздухозаборной камерой и съемной стенкой, воздухозаборной камерой и воротами загерметизированы, укрытие газоперекачивающего агрегата выполнено в виде стенки, возводимой путем установки стеновых панелей заводской готовности и заполнения швов между ними герметиком, система электроснабжения обеспечена отдельным блоком электротехнического оборудования, система контрольно-измерительных приборов модернизированного нагнетателя RF-2BB и смонтированная система контрольно-измерительных приборов газотурбинного двигателя ДГ90П связаны посредством электрических цепей с блоком электротехнического оборудования и главным щитом управления компрессорной станции, система автоматического управления, перепрограммирована в соответствии с алгоритмом нового газоперекачивающего агрегата, система смазки центробежного нагнетателя RF-2BB отделена от системы смазки силовой турбиной RT-48 и системы смазки газотурбинного двигателя ДГ90П, система смазки газотурбинного двигателя ДГ90П, у которого маслобак с подогревом и объемом более 1000 литров устанавливается в укрытии газоперекачивающего агрегата на расстоянии 2300 мм от оси газотурбинного двигателя ДГ90П и заглубляется в пол укрытия так, чтобы расстояние между нормальным уровнем масла в баке и осью газотурбинного двигателя ДГ90П составляло 1550 мм, а секция маслоохлаждения устанавливается за пределами укрытия газоперекачивающего агрегата, блок топливной аппаратуры, узлы и элементы которого смонтированы на индивидуальной раме, а сама рама вынесена за пределы герметичного бокса в укрытие газоперекачивающего агрегата на расстояние 2900 мм от оси газотурбинного двигателя ДГ90П, причем в схему блока топливной аппаратуры дополнительно включены электромагнитный клапан и блок жиклеров. Газотурбинный двигатель ДГ90П, модернизированный нагнетатель RF-2BB в совокупности с перечисленными модернизированными технологическими системами и образуют газоперекачивающий агрегат ГПА16МГ90.01. Именно заявленное устройство газоперекачивающего агрегата ГПА16МГ90.01, являющегося основным устройством реконструированной компрессорной станции и имеющим номинальную мощность 16,0 МВт, обеспечивает, согласно способу, увеличение производительности компрессорной станции при максимальном использовании сформированной структуры технологического оборудования и тем самым достижения цели изобретения. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом. Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию “новизна”. При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемые изобретения от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию “существенные отличия”. Изобретения поясняются чертежами. На фиг. 1 представлен газоперекачивающий агрегат ГПА16МГ90.01, вид сбоку, а на фиг. 2 – вид сверху. Газоперекачивающий агрегат содержит центробежный нагнетатель (1), оборудованный крышкой уплотнительной сборной (2) и задней крышкой (3), а также газотурбинный двигатель ДГ90П (4). Центробежный нагнетатель (1) объединен в единый газоперекачивающий агрегат с газотурбинным двигателем ДГ90П (4), который совместно с улиткой выхлопной трубы (5) установлен на фундаментную раму (6) в герметичном блоке (7). Газоперекачивающий агрегат оснащен воздухозаборной камерой (8), которая имеет ворота (9) и съемную стенку (10), блок топливной аппаратуры (11), индивидуальной секцией маслоохладителя (12), маслобаком (13). Газоперекачивающий агрегат ГПА16МГ90.01 размещен в укрытии (14) без специальных ворот (15). Ниже приводится конкретный порядок осуществления заявляемого способа. Для обеспечения установки газотурбинного двигателя ДГ90П (4) и улитки выхлопной трубы (5) на существующую фундаментную раму (6) взамен демонтируемых газогенератора “Эвон-1534” и силовой турбины RT-48 осуществляется доработка фундаментной рамы (6) и герметичного блока (7). Для этого демонтируются опорные плиты стоек и сами стойки крепления газогенератора “Эвон-1534” и основание силовой турбины RT-48. Далее на фундаментную раму (6) по определенной схеме монтируются дополнительные металлические элементы, которые служат основанием как для передних опор газотурбинного двигателя ДГ90П (4), так и опор улитки выхлопной трубы (5). Производится усиление поперечной балки фундаментной рамы (6), которая будет являться основанием задней опоры газотурбинного двигателя ДГ90П (4). Дополнительно на фундаментную раму (6) устанавливаются рельсы для закатки и выкатки газотурбинного двигателя ДГ90П (4) и улитки выхлопной трубы (5) в период реконструкции и (или) ремонтных работ. Для связи блока топливной аппаратуры (11), системы электроснабжения, системы смазки и других технологических систем с газотурбинным двигателем ДГ90П (4), находящимся в герметичном блоке (7), дорабатывается одна из стенок фундаментной рамы (6). Суть доработки заключается в устройстве необходимого количества индивидуальных проходных отверстий с сальниковыми уплотнениями. Производится удлинение герметичного блока (7) в сторону центробежного нагнетателя (1). Модернизируется система приточной и вытяжной вентиляции герметичного блока (7), изменяющая направления потока охлаждающего воздуха и, следовательно, исключающая образование застойных высокотемпературных зон воздуха в герметичном блоке (7). Для повышения производительности центробежного нагнетателя RF-2BB (1), максимального использования мощности газотурбинного двигателя ДГ90П (4) и обеспечения их стыковки для совместной работы осуществляется доработка центробежного нагнетателя RF-2BB (1). Она заключается в замене существующей проточной части на новую, имеющую более широкие колеса ротора и увеличенный диффузор. Вследствие этого производится доработка задней крышки (3) центробежного нагнетателя RF-2BB (1). Для обеспечения соединения двигателя ДГ90П (4) с центробежным нагнетателем RF-2BB (1) и обеспечения герметичности системы смазки центробежного нагнетателя RF-2BB (1) производится доработка его корпуса со стороны газотурбинного двигателя ДГ90П (4). Для этого система смазки центробежного нагнетателя RF-2BB (1) отделяется от системы смазки силовой турбины RT-48, демонтируется система уплотнений опорного подшипника центробежного нагнетателя RF-2BB (1) вместе с передней крышкой. Взамен демонтированных узлов устанавливается крышка сборная уплотнительная (2) с системой лабиринтных уплотнений и монтируется трубопровод подвода воздуха из-за компрессора низкого давления газотурбинного двигателя ДГ90П (4) под крышку уплотнительную сборную. Для установки крышки сборной уплотнительной (2) в корпусе центробежного нагнетателя RF-2BB (1) высверливаются по кондуктору определенное количество отверстий и нарезается резьба необходимого шага. При этом все доработки центробежного нагнетателя RF-2BB (1) производится с сохранением его корпуса, фундамента, входных и выходных газопроводов технологической обвязки. Для обеспечения газотурбинного двигателя ДГ90П (4) необходимым количеством циклового воздуха, снижения сопротивления воздушному потоку циклового воздуха при прохождении через воздухозаборную камеру (8) и обеспечения условия доставки улитки выхлопной трубы (5) и газотурбинного двигателя ДГ90П (4) к месту монтажа на фундаментную раму (6) осуществляется доработка воздухозаборной камеры (8) агрегата “Коберра-182”. Для этого производится демонтаж пускового пневмодвигателя и отдельного отсека для него, цельнометаллическая наружная стенка воздухозаборной камеры (8) заменяется на съемную (10), а стенка воздухозаборной камеры (8) со стороны газотурбинного двигателя ДГ90П (4) заменяется на ворота (9), осуществляется термо- и шумоизоляция смонтированных элементов (9) и (10), а стыки между воздухозаборной камерой (8) и съемной стенкой (10), воздухозаборной камерой (8) и воротами (9) герметизируются. В связи с изменением условий доставки улитки выхлопной трубы (5) и газотурбинного двигателя ДГ90П (4) к месту монтажа на фундаментной раме (6) и отсутствием необходимости при монтаже в снятии крыши и одной из боковых стенок герметичного бокса (7) специальные ворота (15) укрытия газоперекачивающего агрегата (14) заменяются стеной, возводимой путем установки стеновых панелей заводской готовности и заполнения швов между ними герметиком. Для обеспечения максимального использования узлов и элементов блока топливной аппаратуры газоперекачивающего агрегата “Коберра-182” для работы газотурбинного двигателя ДГ90П (4) осуществляются изменения в схеме компоновки блока топливной аппаратуры (11) и минимальные доработки отдельных его узлов. Так, например, для обеспечения автоматического запуска более тяжелого, чем газогенератор “Эвон-1534”, газотурбинного двигателя ДГ90П (4) в схему блока топливной аппаратуры (11) дополнительно включены электромагнитный клапан (в систему подачи топлива), блок жиклеров (в систему регулирования) и т.д. Указанные изменения в блоке топливной аппаратуры (11) позволяют обеспечить алгоритм пуска газотурбинного двигателя ДГ90П (4) газоперекачивающего агрегата ГПА16МГ90.01 в автоматическом режиме. В связи с принципиальными отличиями системы смазки газотурбинного двигателя ДГ90П (4) от систем смазки газогенератора “Эвон-1534” и силовой турбины RT-48, системы смазки газогенератора “Эвон-1534” и силовой турбины RT-48 демонтируются, а взамен их производится монтаж системы смазки газотурбинного двигателя ДГ90П (4), включающий в себя индивидуальную секцию маслоохладителя (12), маслобак (13), статический маслоотделитель. Маслобак с подогревом и объемом более 1000 литров устанавливается в укрытии газоперекачивающего агрегата (14) так, чтобы обеспечить необходимое расстояние по вертикали между нормальным уровнем масла в баке и осью газотурбинного двигателя ДГ90П. Секция маслоохлаждения (12) устанавливается за пределами укрытия газоперекачивающего агрегата (14). Дополнительно дорабатывается система электроснабжения газоперекачивающего агрегата. Для этого ГПА 16МГ90.01 обеспечивается отдельным блоком электротехнического оборудования и силовыми электротехническими цепями. Размещение электротехнического оборудования в отдельном блоке упрощает контроль за работой оборудования и улучшает условия его обслуживания. Монтаж системы контрольно-измерительных приборов и автоматики ГПА16МГ90.01 осуществлен после демонтажа системы контрольно-измерительных приборов газогенератора “Эвон-1534” и силовой турбины RT-48 газоперекачивающего агрегата “Коберра-182”. Система контрольно-измерительных приборов модернизированного нагнетателя (1) и смонтированные контрольно-измерительные приборы газотурбинного двигателя ДГ90П (4) посредством электрических цепей связываются с блоком электротехнического оборудования и главным щитом управления компрессорной станции, производится перепрограммирование системы автоматизированного управления “Эн-троник” газоперекачивающего агрегата “Коберра-182” в соответствии с алгоритмом работы ГПА16МГ90.01. Способ реконструкции компрессорной станции с газоперекачивающими агрегатами “Коберра-182” и газоперекачивающий агрегат для этого предполагается внедрить на двух действующих компрессорных станциях магистрального газопровода “Уренгой – Сургут – Челябинск”. В итоге внедрения заявляемого способа реконструкции компрессорной станции ожидается значительное сокращение времени пуска в эксплуатацию как отдельного газоперекачивающего агрегата, так всей компрессорной станции, кроме того, произойдет увеличение производительности каждого нового газоперекачивающего агрегата. При этом будет обеспечено максимальное использование имеющегося оборудования и строительных конструкций (например, воздухозаборная камера, блок подготовки топливного газа, общее укрытие газоперекачивающего агрегата, элементы фундаментов, технологические трубопроводы и т. д.). Одним из результатов реконструкции компрессорных станций будет значительное сокращение загрязнения окружающей среды, а именно снижение объемов валовых выбросов диоксида азота на 12%, оксида углерода – на 68%. Формула изобретения
РИСУНКИ
PD4A – Изменение наименования обладателя патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
(73) Новое наименование патентообладателя:
Адрес для переписки:
Извещение опубликовано: 27.06.2008 БИ: 18/2008
|
||||||||||||||||||||||||||
