АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 62

Н.А. Михайлова

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ

В данной работе рассматривается устройство автоматической газораспределительной станции, рассмотрены её основные узлы и нормативные документы.

Ключевые слова: газоснабжение, АГРС, автоматическая ГРС.

Основное предназначение АГРС-40 заключается в редуцировании давления газа для газораспределительных сетей. Газораспределительная станция состоит из шести главных узлов [1]:

1) Узел переключения;

2) Узел очистки газа;

3) Узел предотвращения гидратообразования;

4) Узел редуцирования;

5) Узел учёта;

6) Узел одоризации.

В таблице 1 приведена техническая характеристика станции.

Таблица 1

Техническая характеристика АГРС-40_

Наименование параметра или размера Величина

Минимальное значение давления газа на входе, МПа 1,3

Выходное давление, МПа (кгс/см2) 0,3-1,2 (3-12)

Пропускная способность, тыс. м3/ч 40

Расход топливного газа на подогрев, м3/ч 10

Температура, °С - Газа на входе - Окружающего воздуха - Нагрева газа в подогревателе ПТПГ-100 при максимальном расходе От -10 до 20 От -40 до 50 -10

Одоризация УОГ-1

Напряжение сети для подключения освещения, В 220/380

Аварийная сигнализация Дистанционная передача аварийного сигнала

© Михайлова Н.А., 2021.

Научный руководитель: Дёмин Александр Михайлович -преподаватель, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.

Рис. 1. Технологическая схема ГРС

АГРС-40 работает по следующей схеме (рисунок 1).

В качестве запорной и регулирующей арматуры на байпасной линии применяют кран с рычажным приводом и задвижкой Dу 300.

3.2 Основное оборудование АГРС

Узел редуцирования газа

Выбор регулятора давления для АГРС

По заданной пропускной способности, перепаду давления на дросселирующем органе и температуре газа, используя рассчитанные значения Ку, выбираются тип и конструкция дросселирующего органа регулятора давления, а также рассчитываются его проходное сечение. Т.к. Рк < 0,5Р; , то параметр ^ рассчитывается по формуле [1]:

Q ,-

где Q - пропускная способность АГРС, м3/ч; Р;- давление перед входом в АГРС, МПа; рсм-плотность газовой смеси, кг/м3; Г-температура газа, К.

40000 ,-

^^ = 254°Г0°65^0,732-278Д5 = 47,76.

Ближайший по параметру Ку регулятор давления РДУ-80-50 [1]. Для данного регулятора Ку =

50 ± 5. Из формулы 2 вычислим расход газа для данного регулятора:

2570 -Р; -К. Qpeг =2——^ ; (2)

VPcm -Т

-'см ß ,

2570-4,65-55 „3,

Qрег = , = = 46063М /ч

^0,732 -278,15

Запас пропускной способности регулирующего устройства:

Qрег - Q

д=-

д= ■

46063 - 40000

Q

100%,

(3)

100% = 15,16 %

40000

Итак, запас пропускной способности выбранного регулятора давления составляет 15,16 %. Данная величина превосходит значение в 15-20%, а значит, регулятор давления РДУ-80-50 соответствует требованиям [4].

Регуляторы давления газа типа РДУ-50 непрямого действия с усилителем типа РДУ Регуляторы РДУ-50, имеют три основных узла (унифицированные для всех типоразмеров): исполнительное устройство, усилитель и редуктор перепада. Основные технические характеристики регулятора РДУ-80-50 приведены в таблице 2.

Таблица 2

Техническая характеристика регуляторов давление типа РДУ_

Наименование параметра РДУ-80-50

Давление условное, МПа (кгс/см2) 10,0 (100)

Диапазон входного давления, МПа (кгс/см2) от 1,2 до 10,0 (от 12 до 100)

Диапазон настройки выходного давления, МПа (кгс/см2) от 0,1 до 1,2 (от 1 до 12)

Максимальный перепад давления на регуляторе, МПа (кгс/см2) 9,5 (95)

Диаметр условного прохода, мм 50

Неравномерность регулирования, % ±2,5

Коэффициент пропускной способности 50±5

Тип присоединения к трубопроводам 1 фланцевое по ГОСТ 12821-80, исп. 3 2 с ответными фланцами

Строительная длина, мм см. прил.

Габаритные размеры, мм см. прил.

Масса, кг, не более 98

Узел очистки газа

Блок очистки газа на ГРС позволяет предотвратить попадание механических примесей и конденсата в оборудование, технологические трубопроводы, приборы контроля и автоматики станции и потребителей газа. Импульсный и командный газ автоматического регулирования и управления должен быть осушен и дополнительно очищен в соответствии с СТО Газпром 089-2010 [5].

Узел предотвращения гидратообразования

В целях предупреждения возникновения кристаллогидратов в процессе дросселирования, увеличивается температура природного газа в теплообменниках с утилизацией горячей воды в качестве теплоносителя, а также в специальных подогревателях газа. В некотором диапазоне температур и давления газа, насыщенного влагой, возникают кристаллогидраты. Зоной их возникновения является область, располагающаяся левее равновесных кривых. При отсутствии в газе капельной влаги появление кристаллогидратов не является возможным. В виду предупреждения возникновения гидратов природный газ нагревается до температуры, при которой содержание влаги насыщенного газа при дросселировании не опускается ниже этого показателя газа на входе в ГРС. В этой ситуации во время дросселирования влага не конденсируется из газа. Фактическую температуру подогрева принимают немного выше в отличие от расчётного показателя. Во время расчёта используют зависимость содержания влаги насыщенного природного газа от давления и температуры.

Огневой подогреватель природного газа с жидкостным теплоносителем ПТПГ-100

Огневой подогреватель природного газа с жидкостным теплоносителем ПТПГ-100 предназначен для непрямого нагрева природного газа перед дросселированием в системах регулирования АГРС, ГРС индивидуального проекта и для других потребителей. В подогревателе устанавливается два теплообменника соединяющиеся параллельно или последовательно по ходу нагреваемого газа.

Подогреватель топливного и пускового газа ГПМ-ПТПГ-100 используется для нагрева природного газа в составе узлов предотвращения гидратообразования газораспределительных станций (ГРС), компрессорных станций (КС), магистральных газопроводов (МГ).

Внизу сосуда находится пара независимо работающих теплогенератора, каждый из которых представляет собой жаровую трубу, соединённую пучком дымогарных труб с поворотным коробом, который сообщается с дымовой трубой. К обратной стороне жаровой трубы присоединяется горелочное устройство, состоящее из:

- многосопловой инжекционной горелки;

- запальной горелки;

- датчика пламени.

Вверху сосуда находится двухходовой теплообменник, состоящий из пучка и-образных теплообменных трубок, выполненных из нержавеющей стали. Один конец пучка трубок через трубную решётку соединяется с патрубком входа подогреваемого газа. Противоположный конец пучка трубок с помощью аналогичной конструкции соединяется с патрубком выхода подогреваемого газа.

Узел учета газа

Блок учета газа предназначен для коммерческого учета газа (измерение его расхода или объема).

Для коммерческого учета необходимо определение объемного расхода или объема газа, приведенных к нормальным условиям, поэтому измеренный в рабочих условиях расход корректируется по абсолютному давлению и температуре газа в измерительной линии.

Манометры дифференциальные сильфонные самопишущие (ДСС-712-2С-М1)

Используются в целях измерения расхода газа на ГРС по величине перепада давления в сужающих устройствах.

Регулирование сильфонных дифманометров производится путем настраивания длины регулируемых поводков. Изменение угла наклона рычага позволяет установить стрелку расхода на нуль. Нулевое положение прибора - угол наклона рычага, равный 28°. Изменение длины тяги регулирует верхний предел измерения. Технические данные дифманометра ДСС-712-2С-М1 представлены в таблицу 3.

Таблица 3

Технические данные дифманометра ДСС-712-2С-М1

Предельно допускаемые рабочие избыточные давления, кгс/см2 63; 160; 250; 320

Верхние пределы измерений манометрической части дифманометра, кгс/см2 6; 10; 16; 25; 40; 60; 100; 160 на избыточное давление до 63 и 160 кгс/см2; 16; 25; 40; 60; 100; 160; 250; 400 на избыточное давление до 250 и 320 кгс/см2

Предельные номинальные перепады давлений, кгс/см2 0,063; 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1; 1,6; 2,5 - на избыточное давление до 63 и 160 кгс/см2; 0,4; 0,63; 1,6; 2,5; 4; 6,3 - на избыточное давление до 250 и 320 кгс/см2

Классы точности 1; 1,5

Верхние пределы измерений дифманометров-расходомеров выбираются из ряда: А=а10 п ,где а - одно из чисел ряда, п - целое (положительное или отрицательное) число или нуль. 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8

Время одного оборота диаграммы, ч 24

Температура окружающей среды, °С -30...+50

Узел одоризации

Одоризационный блок представляет собой дозатор одоранта, поплавковую камеру, смотровое окно, фильтр одоранта, вентиль, шаровой кран, фильтр, редуктор, манометр, реле времени, регулируемую ёмкость и клапан.

Универсальный одоризатор газа типа УОГ-1

Одоризатор УОГ-1 предназначен для установки на ГРС производительностью 3-165 тыс. м3/ч. Он автоматически осуществляет подачу одоранта в количестве, пропорциональном расходу газа. Техническая характеристика универсального одоризатора представлена в таблице 4.

Таблица 4

Техническая характеристика УОГ-1_

Наименование параметра или размера Величина

Рабочее давление в газопроводе, кгс/см2 2-12

Производительность по одоранту, см3/ч 57-3150

Перепад давления на диафрагме, соответствующий максимальному расходу газа, кгс/см2 Не более 0,6

Погрешность одоризатора, % ±10

Число циклов в минуту, % 2-5

Температура окружающего воздуха, °С От -40 до 50

Максимальный расход газа на питание системы управления, м3/ч 1

Принцип работы одоризатора УОГ-1 заключается в следующем. В одоризатор подается часть газа, проходящего через ГРС; перепад давления создается установленной на газопроводе диафрагмой. Из подземной емкости одорант поступает в расходную емкость, далее через замерный сосуд и поплавковую камеру в инжекционный дозатор, где он инжектируется ответвленной струёй газа. Одорированный газ возвращается в основной газопровод и там смешивается с остальным количеством газа. Одоризаторы типа

УОГ-1 сложны по конструкции, но надежны в работе. Для обеспечения нормальной работы автоматических одоризаторов необходимо ежемесячно проводить профилактические проверки.

Узел переключения газа

Узел переключения газа устанавливается, в первую очередь, в целях защиты газораспределительных сетей потребителя от вероятного резкого повышения давления газа; во - вторых, для обеспечения газом потребителя по линии байпаса с использованием ручного регулирования давления газа, когда на станции осуществляются ремонтные и профилактические работы.

Данный блок представляет собой краны на выходном и входном газопроводах, обводную линии и предохранительные клапаны. Обычно узел переключения располагается в отельном здании либо под навесом, который защищает его от выпадающих атмосферных осадков.

Клапаны ППК-4 в зависимости от номера установленной пружины могут настраиваться на срабатывание в диапазоне давлений от 0,5 до 16 кгс/см2 ■

Таблица 5 и таблица 6 показывают технические характеристики СППК4Р-50-16.

Таблица 5

Технические характеристики С'1 II1К4Р-50-16_

Регулируемая среда Природный газ ГОСТ 5542-2014

Температура рабочей среды, оС от -40 до +600

Диаметр седла, мм 30

Диаметр присоединительного патрубка:

- входа, мм 50

- выхода, мм 80

Максимальное рабочее давление, МПа 1,6

Пределы регулирования, МПа 0,05 - 1,6

Габаритные размеры, мм 600х210х185

Масса, кг, не более 29

Таблица 6

Типы пружин для СППК4Р-50-16_

Клапан Давление настройки, кгс/см2 Номер пружины

СППК4-50-16 1,9 - 3,5 103

3,5 - 6,0 104

Библиографический список

1. Орехова И.В. Проектирование и эксплуатация газораспределительных систем: учеб. пособие для студентов, обучающихся по специальности 130501 «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов» и магистров, обучающихся по направлению 553600 «Нефтегазовое дело» / Орехова И.В., Босюк О.С., - Москва: Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина.

2. Ионин А.А. Газоснабжение: Учебник для вузов. - 5-е изд., стер. -СПб.: издательство «Лань», 2012-448с

3. ГОСТ 5542-2014. Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. -Взамен ГОСТ 5542-87; введ. 01.07.2015- М.: Изд-во стандартов, 2015. - 13с.

4. Свод правил. Газораспределительные системы. СП 62.13330.2011. Актуализированная редакция. СНиП 4201-2002; ДЕАН - Москва, 2012. - 128 с.

5. СТО Газпром 089-2010 «Газ горючий природный, поставляемый и транспортируемый по магистральным газопроводам. Технические условия». - М., 2011.

МИХАЙЛОВА НАТАЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА - магистрант, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.