Блоково-комплектна турбокомпресорна установка для транспортування вуглеводневого газу

Блоково-комплектна турбокомпресорна установка для транспортування вуглеводневого газу, що має багатокорпусний відцентровий компресор з декількома ступенями стиску з газотурбінним або C2 2 (19) 1 3 Установка містить вхідний сепаратор щілинного типу і послідовно одна за однією три ступені стискання в ВК, в кожній з яких, крім проточної частини секції (корпусу) стиснення, встановлені апарати повітряного охолоджування і сепаратор щілинного типу. Секції (корпуси) стиснення підключені до приводу ВК, а також з'єднуються між собою спеціальними муфтами, які є елементами роторної системи ВК. Недоліком відомої конструкції є загальноприйняте послідовне компонування обладнання в технологічному контурі КУ, що допускає її ефективну експлуатацію лише при постійній або неістотній зміні вхідного тиску. При істотній зміні тиску газу на вході в КУ для забезпечення її ефективної роботи необхідно проводити заміну корпусів ВК у складі окремих каскадів стискання або проточних частин усередині окремих корпусів стискання ВК, що не завжди є ефективним рішенням при істотній зміні параметрів газу на вході в КУ. При створенні нової КУ виникла необхідність забезпечення її ефективної роботи під час всього періоду експлуатації з мінімальними матеріальними витратами. На Фіг.1 показана можлива зміна тиску і витрати газу на вході в установку, а на Фіг.2-4 можливі схеми підключення корпусів (секцій) стискання ВК за різних умов на вході. У основу винаходу поставлено завдання удосконалення конструкції технологічного контура КУ для збору і транспортування вуглеводневого газу з метою підвищення ефективності компресорного обладнання в складі конструкції установки, тобто: - забезпечення високого коефіцієнта корисної дії ВК при суттєвій зміні параметрів газу на вході в КУ; - зменшення матеріальних та термінових витрат на переналагоджування обладнання; - забезпечення надійного функціонування всього комплекса обладнання КУ, в тому числі системи автоматизованого управління (САУ) відповідно до заданих алгоритмів управління, при суттєвому падінні тиску і продуктивності газоносних пластів. При цьому під технологічним контуром мається на увазі весь набір обладнання, яке забезпечує функціонування КУ з розрахунковими параметрами в різні періоди експлуатації: ступені стискання, трубопроводи, арматура, датчики САУ і т.ін. Мета винаходу - підвищення ефективності використання компресорного обладнання і зменшення вартості його життєвого циклу, при використанні для збору і транспортування вуглеводневого газу при подачі його на переробку, в підземне сховище газу або в магістральний газопровід. Поставлене завдання вирішується завдяки тому, що при компонуванні технологічного контуру КУ, відповідно до винаходу, встановлюються спеціальні трубні перемички, запірна і регулююча арматура, а також допоміжні датчики САУ (на Фіг.2-4 не показано). Вищезгадані удосконалення технологічного контуру дозволяють змінювати його конфігурацію при роздільному, послідовному і паралельному підключенні корпусів стискання ВК для забезпечення ефективної роботи установки 90176 4 при істотній зміні тиску газу на вході та її продуктивності на протязі всього періоду експлуатації. В зв'язку з тим, що перший корпус (секція) ВК при високому тиску на вході в перший період експлуатації КУ може не мати проточної частини, роторна система ВК має фальшвал, який встановлено в опорних підшипниках першого корпусу стискання, і який забезпечує передачу механічної енергії до другого корпусу стискання при роботі установки на першому етапі експлуатації, коли технологічні параметри газу забезпечуються за рахунок його стискання лише в другому корпусі стискання. При цьому підключення фальш валу до приводу ВК, а також другого корпусу стискання здійснюється спеціальними муфтами. У зв'язку з необхідністю забезпечення ефективної роботи КУ з мінімальними витратами палива або електроенергії протягом всього періоду експлуатації конструкція багатокаскадного компресора, технологічного контура, трубопроводи і система управління виконана таким чином, що окремі корпуси стискання компресора низького тиску (КНТ) або високого тиску (КВТ) можуть підключатися для роботи у складі КУ як окремо, так і для послідовної або паралельної роботи. Для забезпечення різних варіантів роботи корпусів стискання ВК (послідовної або паралельної) в конструкції технологічного контура передбачені спеціальні пристрої для підключення (відключення) окремих ділянок технологічного контура КУ, спеціальна арматура, а також допоміжні датчики для реалізації відповідних алгоритмів управління роботою САУ, що забезпечують відповідність технологічних параметрів КУ вимогам експлуатації на кожній стадії розробки родовища газу або нафти. Суть винаходу пояснюється представленою схемою КУ для збору і транспортування вуглеводневого газу (див. Фіг.2-4). Установка працює таким чином. Залежно від необхідного кінцевого тиску або його величини, що подається на вхід, блоковокомплектна КУ може комплектуватися одним, двома або більшою кількістю каскадів стискання. Робота КУ забезпечується відповідним оснащенням КНТ 16 і КВТ 18, а також спеціальною конструкцією технологічного контура, що оснащується трубопровідною обв'язкою, запірною і регулюючою арматурою, а також допоміжними датчиками САУ установки. Передача механічної енергії від приводу 13 на роторну систему ВК здійснюється через спеціальні з'єднувальні муфти 14 з використанням фальшвалу 17 (при відсутності проточної частини в КНТ 16) або з використанням валів роторів КНТ 16 і КВТ 18 (при їх послідовній або паралельній роботі). На Фіг.2 представлена схема підключення корпусів стискання ВК при стисканні газу лише в КВТ. В цьому випадку механічна енергія від турбінного або електричного приводу 13 через муфту 14 і мультиплікатор 15 подається на фальшвал 17 роторної системи ВК, встановлений в опорних підшипниках КНТ 16. Подача газу, що стискується, на вхід в КВТ 18 здійснюється по байпасному трубопроводу (див. Фіг.2), через проміжний сепаратор 8, що виконує в цьому випадку функцію вхідного 5 сепаратора. Газ, стиснутий в КВТ 18 до необхідного тиску, подається на нагнітання з використанням двох ділянок трубопроводу контура КУ: через спеціальну перемичку з демонтованим відключаючим пристроєм (заглушкою) 4, АПО 10 і сепаратор 9; через дросельний пристрій 6, АПО 11 і сепаратор 9 в нагнітальну магістраль. При стисканні газу лише в КВТ перед початком експлуатації необхідно (див. Фіг.2): - встановити заглушки - проставки (або запірну арматуру) (поз. 1, 3, 5); - демонтувати заглушки - проставки (або запірну арматуру) (поз. 2, 4). До САУ підключається лише КВТ турбокомпресорного агрегату, а протипомпажне регулювання також здійснюється лише по КВТ. На Фіг.3 представлено схему підключення для послідовної роботи корпусів стискання ВК в складі КНТ і КВТ. При подальшому падінні тиску на вході в КНТ 16 фальшвал 17 демонтується, в КНТ 16 встановлюється проточна частина, а КВТ 18 оснащується новою проточною частиною, що забезпечує необхідні технологічні параметри КУ при послідовній роботі КНТ 16 і КВТ 18. В цьому випадку байпасний контур за допомогою запірного пристрою 2 відключається, а газ, що стискується, подається через сепаратор 7 на вхід в КНТ 16. Газ, стиснутий в КНТ, 16 через АПО 10 і сепаратор 8 (при демонтованих пристроях 1, 3, 5 і встановленому пристрої 2, 4) подається на стиснення в КВТ 18 і далі в нагнітальну магістраль. При послідовній роботі ВК в складі корпусів КНТ і КВТ (див. Фіг.3) турбокомпресорного агрегату перед початком експлуатації необхідно (див. Фіг.3): - встановити заглушки-проставки (або запірну арматуру) (поз.2, 4); - демонтувати заглушки-проставки (або запірну арматуру) (поз.1, 3, 5). До САУ підключаються обидва корпуси (КНТ і КВТ) ВК. Протипомпажне регулювання може здійснюватися як по двох корпусах, так і по одному КВТ. 90176 6 На Фіг.4 представлено схему підключення для паралельної роботи корпусів стискання ВК (КНТ і КВТ). При більш значному падінні тиску газу в КНТ 16 і КВТ 18 встановлюються нові проточні частини, що забезпечує необхідні технологічні параметри КУ. Конфігурація трубопроводів технологічного контуру і алгоритми управління роботою САУ змінюються так, щоб забезпечувалась її ефективна експлуатація при паралельному підключенні в технологічний контур КНТ 16 і КВТ 18. В цьому випадку подача газу на вхід КНТ 16 здійснюється через сепаратор 7, а в КВТ 18 по байпасному трубопроводу з демонтованим відключаючим пристроєм 2 через сепаратор 8. Газ, стиснутий в КНТ 16, через спеціальну перемичку з демонтованим відключаючим пристроєм З, АПО 10 і сепаратор 9, подається в нагнітальний трубопровід. Газ, стиснутий в КНТ 16, через дросельний пристрій 6, АПО 11 і сепаратор 9 також подається в нагнітальний трубопровід технологічного контура КУ. При паралельній роботі корпусів КНТ і КВТ (див. Фіг.4) ВК перед початком експлуатації необхідно: - встановити заглушки-проставки (або запірну арматуру) (поз.4, 5); - демонтувати заглушки-проставки (або запірну арматуру) (поз.1, 2, 3). До САУ підключаються два корпуси (КНТ і КВТ) ВК. Протипомпажне регулювання здійснюється по обох корпусах. Таким чином, запропонована конструкція технологічного контура КУ, є ефективною в порівнянні з прототипом за рахунок використання спеціальних трубних перемичок, запірних пристроїв і арматури, а також конфігурації САУ. Такі удосконалення дозволяють змінювати конфігурацію контура при роздільному, послідовному і паралельному підключенні корпусів стискання ВК для забезпечення ефективної роботи установки при істотній зміні тиску газу на вході та продуктивності роботи КУ протягом всього періоду її експлуатації. 7 90176 8 9 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 90176 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601