CC BY
11УДК 53.092
Вилохин А.А. студент магистратуры ФГБОУ ВО «СамГТУ» Россия, г. Самара
СТАБИЛИЗАЦИЯТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА НА ВЫХОДЕ КС КАК ФАКТОР ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ГАЗОПРОВОДА
Аннотация - в статье рассмотрены способы охлаждения газа на компрессорных станциях и описано влияние высокой температуры на состояние МГП. Рассмотрен выбор оптимального температурного режима перекачки газа, соответствующего условиям надежности эксплуатации и минимуму энергозатрат. Рассмотрены граничные условия параметров температуры газа на выходе из аппаратов воздушного охлаждения газа для обеспечения безопасных режимов работы магистральных газопроводов.
Ключевые слова - компримирование газа, аппарат воздушного охлаждения (АВО), энергозатраты, коррозионным растрескиванием под напряжением (КРН).
Vilokhin A.A. graduate student FGBOU VO "SamGTU" Russia, Samara
GAS TEMPERATURE STABILIZATION AT THE OUTPUT OF A COMPRESSOR STATION AS A FACTOR TO INCREASE RELIABILITY AND PRODUCTIVITY OF A GAS PIPELINE
Annotation - the article considers methods of gas cooling at compressor stations and describes the effect of high temperature on the state of IHL. The choice of the optimal temperature regime of gas pumping corresponding to the conditions of reliability of operation and minimum energy consumption is considered. The boundary conditions of the gas temperature parameters at the outlet of the gas air cooling devices to ensure safe operation of the main gas pipelines are considered.
Key words - gas compression, air cooling unit (ABO), energy consumption, stress corrosion cracking (KRN).
Процесс компримирования газа в газоперекачивающих агрегатах сопровождается значительным повышением температуры газа. Температура газа на выходе из центробежных нагнетателей может достигать 60...70оС. Рост температуры увеличивает затраты на перекачку газа и снижает пропускную способность, что требует более глубокого охлаждения газа в аппаратах воздушного охлаждения (АВО) газа [1].
Высокая температура газа на выходе компрессорного цеха и её изменение негативно влияют на состояние МГП, а именно:
- наличие температурных напряжений на стенке трубопровода; вследствие значительной разницы температуры укладки газопровода в траншею и температуры при транспортировке газа;
- разрушение противокоррозионной изоляции газопровода (битумная изоляция плавится при температуре 60...80оС, пленочное изоляционное покрытие отслаивается);
- снижение производительности магистрального газопровода. Так
изменение температуры на 5 °С изменяет производительность МГП до 1,25 %.
Наибольшее распространение на КС получили схемы охлаждения с использованием аппаратов воздушного охлаждения (АВО), при том что величина охлаждения технологического газа здесь ограничена температурой наружного воздуха. Опыт эксплуатации показывает, что снижение температуры газа в аппаратах можно осуществить примерно на 15-25 °С.
Логично, что круглогодичное регулирование значений температуры газа позволит получить максимальный эффект от его использования. Проанализировав среднемесячные параметры температуры газа на выходе из КС можно сказать о наличии цикличности в работе АВО. Так разница параметров температуры в зимний и летний период составила более 15°С.
Эксплуатация АВО газа и МГП в таком виде может привести к возникновению сопутствующих негативных эффектов, таких как возникновение циклических температурных нагрузок, вызванных переохлаждением или перегревом газа.
Специалистами Башкирского управления ООО «Газпром газнадзор» ФГБОУ ВО Уфимского государственного нефтяного технического университета были проведены дополнительные исследования для определения граничных условий регулирования температурного режима. [5].
При расчете граничными были определены условия, приводящие к перерасходу ТЭР или снижению надежности газотранспортной системы:
1) переохлаждение газа на КС-1, приводящее к снижению температуры газа на входе КС-2 ниже температуры грунта;
2) недоохлаждение в АВО газа;
3)возникновение условий, приводящих к интенсификации коррозионных процессов.
Первое граничное условие: охлаждение газа ниже температуры грунта не только экономически не выгодно, но и может привести к изменению агрегатного состояния воды, содержащейся в грунте, окружающем газопровод. Последствия изменения агрегатного состояния непредсказуемы.
Второе граничное условие: наиболее чувствительным к повышению температуры газа в МГ является изоляционное покрытие. Максимальная температура для заводских изоляционных покрытий регламентируется ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные» [3] и для труб DN 1400 колеблется в пределах от +40 до +100 °С.
Третье граничное условие требует определения значимости факторов, приводящих к развитию коррозионных процессов. В случае применения оптимизации произойдет изменение температуры газа в МГ и изменение колебаний температуры в течение года (цикличность).
Рассмотрим в эксплуатационные мероприятия, направленные на повышение эффективности АВО газа
Эксплуатации систем и оборудования всегда связана с необходимостью повышением эффективности, не исключение и система охлаждения газа на компрессорных станциях. Данная задача является определением оптимальной и энергетически обоснованной температурой на выходе с аппаратов воздушного охлаждения в МГ. Определяя возможность повышения величины охлаждения газа в аппаратах АВ О необходимо решить вопрос и оптимального режима работы системы с экономическим обоснованием количества работающих вентиляторов.
Определение оптимальной температуры охлаждения
транспортируемого газа в газопроводах компрессорных станций следует проводить постоянно с целью оптимизации режима работы системы охлаждения при изменяющихся режимах работы газопровода, погоды и фактического технического состояния ABO.
Рациональное регулирование режима работы установки, не менее важная задача. Так при изменении (росте) температуры окружающего воздуха и необходимой для данной ситуации тепловой мощности системы охлаждения, для соблюдения заданного режима работы участка магистрального газопровода, управление работой системы охлаждения газа следует выполнять в соответствии с алгоритмом эффективного регулирования. Для реализации данного процесса, требующего минимизации энергетических и эксплуатационных затрат, необходимо иметь действительные теплотехнические характеристики ABO. Анализ эксплуатационных характеристик установок показывает, что возможность их определения -существует. При эксплуатации выполняется целый ряд задач направленных на повышение эффективности работы ABO газа. Это оценка качества очистки внутренней и наружной поверхности теплообменных трубок. Внедрение наиболее перспективных технологий при изготовлении элементов вентилятора, таких как рабочее колесо и лопасти. С целью улучшения аэродинамических характеристик проектируются рабочие колеса и лопасти на основе композитных материалов. Их отличие о т существующих металлических в них использован доработанный профиль с высокими аэродинамическими характеристиками, что позволяет по длине лопасти существенно изменить ширину и угол атаки.
Критерием оптимизации является минимум энергозатрат на охлаждение газа в АВО для достижения требуемых температур газа на выходе с компрессорной станции.
Использованные источники:
1. Бахмат Г.В., Еремин Н.В., Степанов О.А. Аппараты воздушного охлаждения газа на компрессорных станциях. - СПб.: Недра, 1994.
2. Калинин А.Ф. Технологии промысловой подготовки и магистрального транспорта природного газа. - М.: МПА-Пресс, 2007.
3. ГОСТ Р 51164-98. Трубопроводы стальные магистральные. М.: ИПК Изд. стандартов, 1998.
4. СТО Газпром 2-2.3-173-2007. Инструкция по комплексному обследованию и диагностике магистральных газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением. М.: ИРЦ «Газпром», 2008.
5. А.Р. Галикеев, И.М. Камалетдинов,С.В. Китаев. Оптимизация температурного режима транспорта природного газа как способ увеличения пропускной способности и продления срока службы МГП 2017.
