Совместная работа электроприводного и газотурбинного компрессорных цехов

В системе газотранспортных систем в целом ряде случаев имеются компрессорные станции, включающие в себя цеха с газотурбинным при­водом центробежных нагнетателей и электроприводом. Примерами мо­гут служить КС «Алгасово» с ГПА типов ГТК-10-4, ГТНР-Ю, ГПА-Ц-6,3 и СТД-4000-2; газопроводы Средняя Азия-Центр, Пет-ровск-Елец; компрессорная станция «Долгое» с агрегатами ГТК-25И, ГПА-Ц-16 и СТД-12,5, КС «Донское» с агрегатами ГТН-25-1 и СТД-12,5 на газопроводе Уренгой-Ужгород производственного предпри­ятия «Мострансгаз». Аналогичное положение имеет место на КС «Самсоновская», «Демьянская», «Туртасская», «Ярковская» и «Бо-гандинская» газопроводов «Уренгой-Сургут-Тюмень» предприятия «Сургутгазпром» и т.д.

Исходя из особенностей режима работы ГТУ и электродвигателя для привода центробежных нагнетателей в условиях переменного режима работы газопровода, а также исходя из различных цен на электроэнер- • гию и топливный газ, представляется целесообразным рассмотреть воз-

можность оптимального использования этих видов привода на компрес­сорной станции.

Обычно число компрессорных цехов на станции соответствует числу ниток газопровода. Каждый цех по проекту должен работать на свою нитку трубопровода. Исходя из того, что отечественный вид эксплуатируемого электропривода имеет постоянную частоту вращения вала нагнетателя и, следовательно, регулирование пода­чи газа при переменном режиме работы газопровода за счет измене­ния частоты вращения нагнетателя исключено, представляется це­лесообразным объединить цеха КС с различными видами ГПА пере­мычками на входе и выходе станции. Такая реконструкция в опреде­ленной степени упрощает регулирование режимов КС в целом и за счет этого приводит к определенной экономии энергозатрат на транс­порт газа по станции в целом.

Действительно, при совместной параллельной работе этих видов привода работу электроприводных агрегатов можно осуществлять в ба­зовом режиме, а работу ГТУ - в режиме регулирования производитель­ности (рис. 4.15).

В условиях индивидуальной работы при снижении подачи газа ре­жим электропривода, имеющего постоянную частоту вращения, пере^А ходит из точки 1 в точку 2 (рис.4.15, а), а режим работы ГТУ при сниже­нии подачи газа за счет изменения частоты вращения перемещается из точки 1 в точку 2 при постоянной степени сжатия, г = idem (рис.4.15,6). Новый совместный режим работы электропривода и ГТУ устано­вится по условию е'₂ = idem. При этом произойдет перераспределение потоков газа. Электроприводной агрегат будет перекачивать газ в ко­личестве Q₂ (режим точки 2'), а газотурбинный -в количестве Q '₂ (ре­жим точки 2"). Линия 1-2" будет отражать условный путь перехода ре­жима работы ГТУ из точки 1 в точку 2" при снижении подачи газа через нагнетатель. Аналогичное происходит и в случае увеличения подачи газа. Электропривод перехЗдит на режим работы в точку 3 по линии 2'-3, а режим работы ГТУ - в точку 4(рис. 4.15, в).

Совместный режим работы электропривода и ГТУ наглядно мож­но рассмотреть на примере совместного режима работы агрегатов СТД-12500 и агрегатов типа ГТК-10-4 с нагнетателями типа «370». Ха­рактеристики нагнетателя в этом случае удобно представить в виде ^мех ^/Т1мех~/(^и> Q) (Р^ис-⁴-16). Характеристика электроприводной уста­новки имеет вид единственной кривой п = 4800 об/мин. Одновременно эта же кривая для газотурбинной установки является номинальной кри­вой характеристики и_и = 4800 об/мин и в области можно осуществить любой режим работы (см. рис. 4.16).

N

 

quom Q

1  q

hom

 

Рис. 4.15. Регулирование производительностью КС при использовании ЭГПА (а), ГТУ (б) и комбинированного (в)

электропривода (ЭГПА+ГТУ)

 

237

236

глава 4

Если, к примеру, степень сжатия принять равной е = 1,20, то для электропривода здесь возможен только один режим работы, определяе­мый пересечением линий 8=1,20 и п = 4800 об/мин. Этому режиму соответствует подача газа Q = 600 м³/мин.

Для ГТУ на кривой е = 1,20 возможен выбор различных режимов работы, причем эта кривая имеет экстремальный характер по энерго­затратам, что дает возможность оптимизировать работу газоперекачи-вающих агрегатов.

Возьмем величину подачи газа на уровне Q_r = 475 м³/мин с мини­мальными для этой степени сжатия энергозатратами. Суммарная пода­ча газа при совместной работе этих видов привода составит

Q = Q ₃ + Q = 600 + 475 = 1075 м³/мин. Суммарные удельные энергозатраты при этом будут

NIG = NJ С_э + n_t / G_r = 0,478 + 0,462 = 0,960 кВт/(кг/мин).

В условиях варианта максимальной суммарной подачи газа при этой степени сжатия, режим работы нагнетателя с приводом от ГТУ будет со­впадать с режимом работы нагнетателя с приводом от электродвигателя, и подача газа для каждого агрегата будет Q_r = Q_J = 600 м³/ мин.

Суммарная производительность Q — 1200 м³ / мин, а суммарные удельные энергозатраты

MQ = NJQ ₃ + NJG_t = 0,478 + 0,478 = 0,956 кВт/(кг/мин).

Следует заметить, что в условиях параллельной работы электропри­вода и газотурбинного агрегата общая степень сжатия после изменения подачи газа будет устанавливаться одинаковой. При снижении подачи она возрастает, при увеличении - снижается (см. рис. 4.16).

Рассмотренный способ регулирования может иметь место и при ра­боте агрегатов с различной единичной мощностью. Установление режи­ма совместной параллельной работы агрегатов будет определяться ра­венством степени сжатия по станции.

Анализ опыта эксплуатации газотурбинного и электрического ви­дов привода показывает, что рациональность использования того или иного вида привода в значительной степени определяется ценой на топ­ливный газ для ГТУ и ценой на электроэнергию для электроприводных агрегатов.

Эксплуатация ГПА с электроприводом

Соотношение цен на электроэнергию и топливный газ и позволяет в первом приближении определить области рационального использова­ния каждого из них. Расчеты показывают, что при существующих ценах на топливный газ и электроэнергию целесообразность использования газотурбинного привода оправдывается даже при КПД работающих агрегатов на уровне 18-20%. При повышении численных значений КПД газотурбинного привода область рационального использования его зна­чительно расширяется.

238

Глава 5