Малые газокомпрессорные установки - новое решение для электроэнергетики и нефтегаза

31.03.20 18:37

В сообществе ТЭК действует неписанный закон – решение нестандартных технологических задач доверять инженерным коллективам, многократно проверенным в деле. Опыт реализации специальных проектов подготовки и компримирования различных типов газа сосредоточен и постоянно наращивается в Группе ЭНЕРГАЗ.

 

Прошли проверку в деле

 

14-й год специализируясь в сегменте технологического оборудования газоподготовки, ЭНЕРГАЗ утвердил себя как высокопрофессиональная инженерная корпорация. Глубокое знание производства и максимальная ответственность за качество проектов стали за эти годы повседневной нормой жизни коллектива.

 

Ныне ЭНЕРГАЗ – это группа компаний, которые под единым брендом согласованно осуществляют проектирование, изготовление, поставку, ввод в эксплуатацию и сервисное обслуживание модульных установок подготовки и компримирования газа для нефтегазового комплекса, электроэнергетики, машиностроения, химической, строительной и других отраслей.

 

Наработан комплекс уникальных инженерных решений по эффективному применению технологического оборудования последнего поколения на крупных электростанциях, объектах малой энергетики, автономных центрах энергоснабжения промышленных предприятий, на объектах сбора и транспортировки ПНГ, энергоцентрах собственных нужд месторождений, объектах специального назначения (испытательные стенды газовых турбин и учебно-технические центры).

 

Группа ЭНЕРГАЗ обладает уникальным организационным и инженерным опытом, накопленным при реализации 153 проектов на территории 36 регионов России и стран СНГ. С 2007 года поставлено и введено в действие 280 газокомпрессорных станций и пунктов подготовки газа (еще 14 установок готовятся к пуску).

 

 

 Система подготовки ПНГ «ЭНЕРГАЗ» для энергоцентра «Уса» (ЛУКОЙЛ-Коми) состоит из 4 установок

 

В электроэнергетике они работают в сопряжении со 187 газотурбинными и газопоршневыми агрегатами суммарной мощностью 6 489 МВт, в нефтегазовой отрасли – подготавливают попутный нефтяной и природный газ на 46 месторождениях.

 

Установки «ЭНЕРГАЗ» действуют совместно с энергоагрегатами ведущих отечественных и мировых производителей: «ОДК-Газовые турбины» и «ОДК-Сатурн», «ОДК-Пермские моторы» и «ОДК-Авиадвигатель», Казанское и Уфимское моторостроительные производственные объединения, «Невский завод», «Русские газовые турбины», «Силовые машины», Alstom, Turbomach, Centrax, Solar, Pratt&Whitney, Rolls-Royce, Kawasaki, Cummins, Wartsila, Siemens, GE.

 

МГКУ – серия компактных «малых» компрессоров

 

Отметим, что номенклатура производимого и поставляемого нами оборудования постоянно расширяется. Например, мы вывели на рынок компактную модификацию газодожимной техники –  малые газовые компрессорные установки. Это предложение уже востребовано.

 

Назначение МГКУ «ЭНЕРГАЗ»:

 

- сбор и транспортировка попутного нефтяного газа на месторождениях с небольшими запасами углеводородов;

- подготовка топлива для турбин небольшой мощности на объектах малой энергетики;

- снабжение топливным газом генерирующего оборудования автономных центров энергоснабжения промышленных предприятий;

- обеспечение технологических потребностей нефтегазохимических и иных производств.

 

 

 Малая установка (слева) в составе энергоцентра Минского комбината силикатных изделий

 

Изготовление МГКУ ведется с учетом современных стандартов производства и эксплуатации газокомпрессорного оборудования. Установки разрабатываются по специальным (индивидуальным) проектам и обладают комплексом преимуществ в своем эксплуатационном сегменте:

 

- транспортировка стандартными грузовыми автомобилями;

- небольшие затраты на предпусковую подготовку;

- минимальный срок ввода в эксплуатацию;

- низкие эксплуатационные и сервисные издержки;

- доступная цена.

 

 

 Сборка МГКУ и доставка на эксплуатационную площадку

 

Реализованное инжиниринговое решение дает возможность не только эксплуатировать агрегаты в стационарном режиме, но и последовательно использовать одну МГКУ на разных площадках. Важный момент: при перемещении установки на другой объект не требуется повторная пусконаладка.

 

Наши «малые» компрессоры могут функционировать на объектах без сложной инфраструктуры. Предусмотрен вариант подключения питающих линий при помощи гибких трубопроводов, что позволяет интегрировать МГКУ без переоборудования существующей системы газопроводов. При этом компрессорные установки спроектированы для длительной интенсивной работы и полностью автоматизированы.

 

 

 

 МГКУ «ЭНЕРГАЗ» внутрицехового исполнения – компактный и надежный агрегат

 

Конструктивные особенности  МГКУ

 

Основные конструктивные особенности компактных установок:

 

- простота и надежность конструкции;

- небольшие габариты и компактность элементов;

- возможность работы с минимальной производительностью;

- оптимизированная маслосистема.

 

Малые газовые КУ производятся и поставляются, как правило, в двух вариантах: 1) внутрицеховое исполнение на открытой раме; 2) блочно-модульное (контейнерное) исполнение.

 

3D-модель малой газокомпрессорной установки на открытой раме

 

Рассмотрим подробнее второй вариант, более распространенный на практике.

 

Блочно-модульная МГКУ – это установка максимальной заводской готовности (коэффициент готовности при поставке > 98 %), смонтированная в укрытии для защиты от осадков.

 

КУ имеет минимальную необходимую комплектацию и оснащена только тем оборудованием, которое обеспечивает высокую надежность и длительную безотказную работу. Это сохраняет размеры укрытия равными стандартному двадцатифутовому морскому контейнеру (6100 x 2440 x 2590 мм) с общим весом порядка 4 000 кг.

 

Данное преимущество делает МГКУ легко перевозимой при помощи стандартных грузовых автомобилей и позволяет быстро провести монтаж и запуск установки на месте эксплуатации.

 

 

Компоновка блочно-модульной МГКУ в собственном укрытии

 

Компрессорный агрегат. Основной элемент установки – винтовой маслозаполненный компрессор, в качестве привода используется электродвигатель.

 

Компрессор и основные узлы установки размещены внутри собственного кожуха, оснащенного электрическими подогревателями воздуха. Это обеспечивает необходимые рабочие параметры в укрытии и снижает эксплуатационные затраты.

 

Специальное исполнение агрегата позволяет эксплуатировать его в тяжелых климатических условиях, без оснащения дополнительными системами безопасности и жизнеобеспечения.

 

При перекачивании небольших объемов газа применяется нестандартное конструктивное решение, при котором компрессор располагается внутри сосуда, выполняющего одновременно функции сепаратора газо-масляной смеси, образующейся после компримирования, и маслобака. Данное техническое решение позволяет существенно снизить габариты МГКУ.

 

Компрессор и основные узлы установки размещены внутри собственного кожуха

 

Магнитная муфта. Еще одна конструктивная особенность МГКУ «ЭНЕРГАЗ» – использование магнитной муфты, которая обеспечивает бесконтактное сопряжение привода и компрессора за счет взаимодействия магнитных полей.

 

Это инженерное решение дает малым установкам дополнительные преимущества:

 

- отсутствует необходимость высокоточной центровки двигателя и компрессора, что приводит к сокращению времени на ввод оборудования в эксплуатацию и его последующее техобслуживание;

- не используется механическое торцевое уплотнение, так как приводной вал компрессора закрыт герметичным кожухом, а магнитная муфта работает без непосредственного контакта вращающихся элементов;

- обеспечивается максимальная герметичность компрессора.

 

 

Элементы магнитной муфты: внешний ротор (слева) и герметизирующий стакан внутреннего ротора

 

Регулирование производительности. К числу наиболее значимых относятся инженерные решения в части регулирования производительности МГКУ. Расход газа может контролироваться в диапазоне от 0 до 100% от номинального. Для этого применяется двухуровневая система, основанная на двух технических решениях:

 

- регулирование производительности с помощью перепуска газа на вход компрессора (By-pass регулирование);

- регулирование производительности с помощью изменения частоты вращения компрессора (частотное регулирование).

 

Изменение частоты вращения привода компрессора обеспечивает плавное бесступенчатое регулирование производительности установки в диапазоне 15-30%...100%, а для обеспечения контроля производительности в нижнем диапазоне эта функция комбинируется с системой рециркуляции газа, которая позволяет максимально быстро и корректно реагировать на резкое изменение нагрузки при переходных режимах работы сопряженного газоиспользующего оборудования.

 

Основными компонентами системы являются цифровой контроллер, байпасный клапан с электрическим приводом, частотный преобразователь главного электродвигателя.

 

Данный метод управления производительностью КУ имеет целый ряд существенных преимуществ:

 

- система регулирования производительности автоматически устанавливает загрузку в зависимости от давления газа в подводящем трубопроводе, что позволяет установке работать в условиях, когда давление и расход газа на входе могут изменяться;

- при уменьшении производительности пропорционально уменьшается потребляемая мощность двигателя, обеспечивается понижение потребления электричества на собственные нужды КУ;

- частотно-регулируемый привод точно поддерживает уставку по выходному давлению;

- процесс полностью автоматизирован и не требует участия оперативного персонала в регулировании работы оборудования.

 

  Схема двухуровневой системы регулирования производительности (частотное + By-pass)

 

Отметим, что для контроля производительности в верхнем диапазоне (15-30%...100%) вместо частотного может применяться золотниковое регулирование. Это принципиально иной метод, при котором расход газа изменяется путем управления положением золотникового клапана компрессора. 

 

Система фильтрации и сепарации. Внутри блок-модуля МГКУ в собственном кожухе размещен высокоэффективный входной скруббер, укомплектованный измерительным и мониторинговым оборудованием, а также узлом автоматического дренажа конденсата.

 

Двухступенчатый коалесцирующий фильтр предназначен для удаления из газового потока твердых частиц и жидких фракций. Степень очистки газа достигает 100% для загрязнений величиной более 20 микрон и 99,98% для примесей размером от 10 микрон.

 

После сжатия газ в виде газо-масляной смеси поступает в сепаратор 1-й ступени, где происходит отделение газа от масляного тумана. На линии нагнетания установлен газоохладитель, который осуществляет отбой и удаление конденсата.

 

При повышенных требованиях к чистоте газа, например, в проектах подготовки топлива для газотурбинных или газопоршневых агрегатов, устанавливается коалесцирующий фильтр 2-й ступени.

 

В итоге, система фильтрации МГКУ обеспечивает соответствие газа установленным проектным параметрам.

 

 

Элементы системы фильтрации и сепарации МГКУ: входной фильтр-скруббер (слева) и газоохладитель 

 

Система управления. Для управления компрессорной установкой предусмотрен отсек, который интегрирован в блок-модуль КУ и отделен от технологической части газонепроницаемой огнестойкой перегородкой. Внутри отсека расположен шкаф с местной панелью управления, а также всеми электрическими и управляющими компонентами и оборудованием систем безопасности КУ. Контроль и управление осуществляется с местной панели или с САУ верхнего уровня объекта (при наличии такового).

 

Таким образом, МГКУ не требует специально выделенного персонала и полностью управляется собственным логическим контроллером, расположенным в шкафу управления. При регулировании производительности установки с помощью электропривода компрессора, частотный преобразователь главного двигателя также размещается в шкафу управления.

 

 

Элементы локальной САУ: частотный преобразователь двигателя (слева) и панель управления МГКУ

 

Маслосистема. Конструкция компрессора требует подачи смазочного масла (для обеспечения должного уплотнения, смазки и охлаждения рабочей полости) с давлением нагнетания. Эта особенность исключает использование маслонасоса и обеспечивает долговечность маслосистемы.

 

К тому же, в маслосистеме МГКУ используется сложноэфирное синтетическое масло нового поколения ESTSYN СЕ, которое специально создано для установок, выполненных на базе винтовых компрессоров. Масло ESTSYN СЕ обеспечивает эффективную эксплуатацию оборудования в различных климатических условиях, увеличивает его надежность и срок службы.

 

Изучение свойств масла, отработавшего от 4 до 50 тысяч часов, заводские испытания и полевые исследования подтвердили, что применительно к газокомпрессорному оборудованию ESTSYN СЕ обладает специальными свойствами относительно полиальфаолефиновых и минеральных масел:

 

- устойчивость к увеличению вязкости от окисления;

- улучшенное водоотделение и повышенный допуск на содержание влаги (до 0,5%);

- низкие фрикционные свойства;

- повышенные теплообменные свойства;

- низкая летучесть;

- улучшенные моющие свойства;

- устойчивость к насыщению тяжелыми углеводородами;

- нивелирование коррозионной активности углеводородных газов;

- повышенная устойчивость к любым агрессивным примесям;

- исключение лако- и шламообразования в маслосистеме и в компрессорном агрегате;

- неизменность эксплуатационных свойств в течение длительного периода использования.

 

Небольшие размеры компрессорного блока и использование специальных картриджей в масляных фильтрах обеспечивают экономную заправку маслом и его минимальный расход. В сочетании со свойствами ESTSYN СЕ это позволяет МГКУ работать на одной бочке масла несколько лет:

 

- при перекачивании попутного газа с различным содержанием примесей – от 3 до 5 лет;

- при компримировании подготовленного природного газа – более 10 лет.

 

 В МГКУ воплощены оригинальные конструктивные особенности и эффективные инженерные решения

 

Приводы и охлаждение. Использование в малой КУ электрических приводов для обеспечения технологических процессов дает возможность обойтись без подключения дополнительного внешнего источника сжатого воздуха.

 

В МГКУ могут применяться два вида системы охлаждения. Первый представляет собой систему с замкнутым контуром водяного охлаждения масла и газа, а во втором случае охлаждение газа и масла осуществляется за счет окружающего воздуха. Выбор типа охлаждения зависит от особенностей эксплуатации оборудования и нацелен на максимальное облегчение и упрощение конструкции МГКУ.

 

Предпусковая подготовка и обслуживание

 

Установки обязательно проходят предварительные (заводские) испытания с участием представителей заказчика, в ходе которых проверяется функционирование всех основных элементов – технологического, компрессорного, электротехнического оборудования. Тестируется система автоматизированного управления, маслосистема, срабатывание клапанов, целостность кабельных линий, герметичность узлов и соединений КУ. Ввиду малой мощности МГКУ в ходе заводских испытаний возможен полноценный запуск установки.

 

В целом каждая МГКУ – это полностью автономная система, готовая к использованию. Для проведения на объекте стартовой наладки требуется только подача электричества, установка охлаждающего блока и подвод газовых коммуникаций.

 

Малые КУ не требуют специального фундамента – необходимы лишь ровная бетонная площадка и внешние подключения. Уникальные проектные разработки сводят к минимуму объем монтажных и наладочных работ.

 

В период между наладкой и 72-часовой комплексной проверкой работоспособности в составе объекта специалисты ЭНЕРГАЗа проводят собственные (индивидуальные) испытания оборудования продолжительностью от 8 до 24 часов.

 

Собственные испытания оборудования завершают этап пусконаладочных работ

 

На этапе подготовки к пуску наши сервисные инженеры обучают эксплуатирующий персонал (машинистов КУ), а в ходе работы обслуживают установки по согласованному с заказчиком графику. Упрощенная конструкция МГКУ сокращает количество обслуживаемых элементов и продолжительность ТО. При необходимости специалисты выполняют модернизацию КУ, текущий или капитальный ремонт.

 

В Москве, Белгороде и Сургуте базируются мобильные инженерно-технические группы ЭНЕРГАЗа, там же расположены склады оригинальных запчастей. Это обеспечивает своевременность плановых мероприятий на объектах, оперативную реакцию на запросы при возникновении нештатных ситуаций, быструю поставку комплектующих и расходных материалов в полном объеме.

 

Ресурс и надежность

 

Компрессорные установки спроектированы и производятся для режима интенсивного применения. Опыт показывает, что при надлежащей эксплуатации и своевременном ТО ресурс и надежность агрегатов превышают показатели, приведенные ниже:

 

- наработка КУ на отказ – 14 000 часов;

- наработка САУ КУ на отказ – 25 000 часов;

- ресурс между ремонтами – 40 000 часов;

- назначенный ресурс (срок службы) – 20 лет;

- надежность в эксплуатации – 99%.

 

Пример внедрения МГКУ

 

В этом году на месторождении, расположенном в Ханты-Мансийском АО, нами завершен проект по внедрению нового типа газового компрессорного оборудования. После опытно-промышленного этапа в штатную эксплуатацию введена малая газокомпрессорная установка.

 

МГКУ вошла в состав дожимной компрессорной станции низкого давления, предназначенной для перекачивания попутного газа с входным давлением, близким к вакууму (0...0,09 МПа).

 

 МГКУ (на фото слева) перекачивает попутный газ в составе ДКС низкого давления

 

Компактная КУ производительностью 350 м3/ч осуществляет доочистку попутного газа концевой ступени сепарации, его компримирование и подачу в транспортный газопровод под давлением 0,85 МПа.

 

Выполненный проект подтвердил работоспособность и эффективность малых установок в климатических условиях Западной Сибири и их соответствие эксплуатационным требованиям, принятым на объектах добывающих компаний.

 

Малые газокомпрессорные установки «ЭНЕРГАЗ» сегодня и на перспективу гарантированно отвечают технологическим потребностям различных объектов ТЭК и других отраслей промышленности.

 

Андрей Рубанов, ведущий специалист Департамента по развитию ООО «ЭНЕРГАЗ»

 

 

Читайте также: