Повышение эффективности работы компрессорной станции относящейся к газопроводу "Макат-Атырау-Северный Кавказ"

3. Повышение эффективности работы КС

3.1 Охлаждение технологического газа

Для расчета приведенных характеристик АВО газа необходимы следующие данные:

- температура газа на входе Тг1 и на выходе Тг2 АВО газа;

- температура наружного воздуха Тн.в.;

- массовый расход газа через один аппарат воздушного охлаждения. Температура газа снималась с помощью штатных приборов, установленных на каждом аппарате. Температура наружного воздуха принималась как среднее значение для пяти замеров, произведенных в разных точках местоположения АВО. Расход газа через АВО принимался по расчетным значениям, выполненных в п. 3.5.Массовый расход газа для одного аппарата «2АВГ-75» вычислялся по формуле

т/час.

Численные значения режимов работы АВО представлены в табл. 3.8…3.10.

Таблица 3.1

Параметры режима работы АВО газа 17 августа

Таблица 3.2

Параметры режима работы АВО газа 18 августа

Таблица 3.3

Параметры режима работы АВО газа 19 августа

Исследованию математических моделей АВО газа посвящены многочисленные исследования. Так, ВНИИПИтрансгаз'ом предложена формула следующего вида

.

Кафедрой «Транспорт и хранения нефти и газа» при разработке программы расчета АВО газа предложена формула

,

где q - массовый расход газа через один аппарат.

Дальнейший анализ этих формул показал, что они пригодны только для заданного перепада температур (Тг1 - Тн.в.).

В представленном дипломном проекте предлагается следующий подход к построению математической модели АВО газа.

Предполагается, что теплообмен между газом и окружающей средой может быть описан формулой Шухова В.Г.

.

Применительно к АВО ее можно представить в виде

,

где коэффициент А характеризует геометрические размеры АВО газа и характер теплообмена (через коэффициент теплообмена К). Причем

.

Анализ фактических данных показал, что эти величины можно представить в общем виде

,

где коэффициенты А0, и зависят от режима включения вентиляторов АВО, а А0 зависит еще и от степени загрязненности наружной и внутренней поверхности теплообмена.

Используя формулы и можно получить зависимость вида

.

Для расчета приведенных заводских характеристик АВО газа используем «лучевые» характеристики завода-изготовителя теплообменных аппаратов.

Расчет ведем для случаев, когда: в работе находятся все вентиляторы, один вентилятор и когда все вентиляторы отключены. При этом для удобства расчетов зависимость представлена в виде

.

С учетом

коэффициент А0 определяется из соотношения

.

Результаты расчетов представлены в табл. 3.11 … 3.13.

Для каждого режима работы вентиляторов (V=0, V=1, V=2) значения коэффициентов и (1-) определялись методом подбора.

Таблица 3.4

Расчет коэффициентов приведенной характеристики АВО газа. Число работающих вентиляторов V=0

Таблица 3.5

Расчет коэффициентов приведенной характеристики АВО газа. Число работающих вентиляторов V=1

Таблица 3.6

Расчет коэффициентов приведенной характеристики АВО газа. Число работающих вентиляторов V=2

В табл.3.11 … 3.13 значения коэффициентов и составили:

при V=0 =0,45, 1-=0,05, =0,95;

при V=1 =0,07, 1-=0,12, =0,88;

при V=2 =0,028, 1-=0,15, =0,85.

Средние значения А0 ср для каждого случаа составляют:

при V=0 А0 ср=4,71;

при V=1 А0 ср=44,60;

при V=2 А0 ср=82,97.

По полученным значениям А0 ср , и по расходу газа G через один аппарат расчитываем значения функции вида

 .

Таблица 3.7

Значения функции F для различного числа работающих вентиляторов

Рис. 3.1. Приведенная характеристика АВО 2АВГ-75 при выключенных вентиляторах

Рис.3.2. Приведенная характеристика АВО 2АВГ-75 при одном включенном вентиляторе

Рис.3.3. Приведенная характеристика АВО 2АВГ-75 при двух включенных вентиляторах

3.2 Обработка приведенных характеристик АВО

Для определения фактических приведенных характеристик АВО газа используем численные значения показателей режимов работы АВО (табл.3.8 ... 3.10).

По зависимости

выполним обработку режимов работы АВО газа. Результаты расчетов представлены в табл.3.15 … 3.17.

Таблица 3.8

Обработка режимов работы АВО газа для V=0

Таблица 3.9

Обработка режимов работы АВО газа для V=1

Таблица 3.10

Обработка режимов работы АВО газа для V=2

Численные значения функции F были обработаны методом наименьших квадратов для различных вариантов включения вентиляторов АВО. В результате обработки получены следующие значения:

V=0 A0факт=1,739;

V=1 A0факт=36,715;

V=2 A0факт=69,498.

Фактические значения функции F представлены на рис. 3.5 … 3.7.

По результатам исследований можно сделать следующие выводы и рекомендации:

1. Наблюдается значительное ухудшение теплообмена при загрязнении наружной и внутренней поверхности теплообмена у АВО газа типа 2АВГ-75, установленных в КЦ компрессорной станции .

3. В результате обработки паспортных характеристик АВО газа 2АВГ-75 получены следующее соотношение, позволяющее определять температуру газа на выходе секции АВО:

Значения коэффициентов А0пасп, и представлены в табл.3.18.

Таблица 3.11

Значения коэффициентов А0пасп, и в уравнении для паспортных характеристик АВО газа типа 2АВГ-75

3. В результате обработки значений параметров для фактических режимов работы АВО газа получены следующие значения коэффициентов в формуле (табл.3.19)

Таблица 3.12

Значения коэффициентов А0факт, и в уравнении для фактических характеристик АВО газа типа 2АВГ-75

3.3 Расчет эффективности очистки рабочих поверхностей теплообменных аппаратов

Основные концепции и варианты расчетов

Гидравлическое сопротивление газопровода, а также производитель-ность ЦН зависят от температуры газа на входе в линейную часть и температуры на входе в нагнетатель. Чем ниже эти температуры, тем эффективнее работа ГПА и МГ в целом. При снижении температуры газа в газопроводе, за счет уменьшения гидравлических потерь, растет давление на входе в ГПА на последующей компрессорной станции. Таким образом, при пониженной температуре и повышенном давлении газа на входе в ГПА уменьшается работа сжатия, необходимая для доведения давления газа на выходе ГПА до заданного. При этом расход топливного газа будет снижаться.

Для расчета экономической эффективности от очистки загрязненных внешних поверхностей теплообмена АВО газа необходимо выполнить:

- расчет температуры газа на выходе АВО КС «Атырау» для паспортных и реальных характеристик АВО газа;

- тепловой и гидравлический расчет участка газопровода КС «Макат» - КС «Атырау» для фактических температур газа на входе в МГ и для расчетных температур с учетом очистки наружной поверхности теплообмена АВО газа. При этом будут определены температуры и давления на входе КС «Акколь»;

- расчет режима работы ГПА КС «Акколь» для различных давлений и температур газа на входе в ГПА при фиксированном давлении на нагнетании ГПА.

Исходные данные для расчета

Для расчетов используем фактические данные, полученные при работе КЦ для трех сезонов: лето, межсезонье (осень) и зима (табл.3.20).

Таблица 3.13

Параметры режимов работы КЦ для оценки эффективности очистки поверхности теплообмена АВО газа

Расчет коммерческой производительности для анализируемых режимов выполним на ЭВМ по программе, описанной в п. 3.5.1.2

Результаты расчета коммерческой производительности занесем в табл.3.21.

Таблица 3.14

Результаты расчета коммерческой производительности КЦ

Протоколы расчетов для каждого из режимов представлены в табл. 3.22…3.24.

По формуле

находим температуру газа на выходе из теплообменного аппарата в зависимости от количества включенных вентиляторов и расхода газа через аппарат. Результаты представлены в табл. 3.25.

Среднюю температуру газа на выходе из блока АВО газа рассчитываем по формуле

,

где Тг20, Тг21, Тг22 - соответственно температура газа на выходе секции АВО при v=0, v=1 и v=2;

n0, n1 и n2 - соответственно количества аппаратов с v=0, v=1 и v=2

Таблица 3.15

Расчет коммерческой производительности, степени загрузки и коэффициента располагаемой мощности ГПА 27.августа

Таблица 3.16

Расчет коммерческой производительности, степени загрузки и коэффициента располагаемой мощности ГПА 15.октября

Таблица 3.17

Расчет коммерческой производительности, степени загрузки и коэффициента располагаемой мощности ГПА 15.февраля

Таблица 3.18

Расчет температуры газа на выходе секции АВО при различном числе работающих вентиляторов

Количество включенных вентиляторов для анализируемых режимов берем из табл.3.20.

Результаты расчетов по формуле представлены в табл. 3.26.

Таблица 3.19

Температуры газа на выходе блока АВО газа при загрязненной и очищенной наружной поверхности теплообмена АВО газа КЦ

Сравнительный тепловой и гидравлический расчет участка газопровода выполним на ЭВМ. Результаты расчетов представлены в табл. 3.27 …3.33.

Таблица 3.20

Гидравлический и тепловой расчет участка газопровода

27.08. (АВО чистые)

Таблица 3.21

Гидpавлический и тепловой расчет участка газопровода

27.08. (АВО грязные)

Таблица 3.22

Гидpавлический и тепловой расчет участка газопровода

15.10. (АВО чистые)

Таблица 3.23

Гидpавлический и тепловой расчет участка газопровода

15.10. (АВО грязные)

Таблица 3.24

Гидpавлический и тепловой расчет участка газопровода

15.03. (АВО чистые)

Таблица 3.25

Гидpавлический и тепловой расчет участка газопровода

15.03. (АВО грязные)

Результаты теплового и гидравлического расчетов участка газопровода КС «Макат» - КС «Атырау» используем для расчетов режимов КС «Атырау».

4. Экономическая часть

4.1 Расчет экономической эффективности

Для расчета экономической эффективности от очистки наружных поверхностей теплообмена АВО газа используем результаты расчетов расхода топливного газа газотурбинными газоперекачивающими агрегатами КС «Атырау» в зависимости от температуры и давления технологического газа на входе КС. По табл. 4.1 …4.7 определяем разницу расходов топливного газа Qт.г. при загрязненных и очищенных поверхностях теплообмена АВО газа (табл.4.8).

Таблица 4.1

Расход топливного газа КЦ

27.08. (После АВО с чистой поверхностью)

Таблица 4.2

Расход топливного газа КЦ

27.08. (После АВО с загрязненной поверхностью)

Таблица 4.3

Расход топливного газа КЦ

15.10. (После АВО с чистой поверхностью)

Таблица 4.4

Расход топливного газа КЦ

15.10. (После АВО с загрязненной поверхностью)

Таблица 4.5

Расход топливного газа КЦ

15.02. (После АВО с чистой поверхностью)

Таблица 4.6

Расход топливного газа КЦ

Значения расходов топливного газа для различных режимов и состояния поверхности теплообмена АВО представлены в табл.4.7.

Таблица 4.7

Расход топливного газа КЦ

Расход топливного газа для различных режимов и состояния поверхности теплообмена АВО

4.2 Результаты экономической эффективности очистки АВО

При известной цене топливного газа определим экономию газа в денежном выражении (тенге./мес.) полученной в результате очистки поверхностей теплообмена АВО газа в одном компрессорном цехе Атырауского ЛПУ МГ (табл.2.40).

В рассматриваемой работе не рассматриваются дополнительные затраты на зачистку наружной поверхности теплообмена АВО газа.

Таблица 4.8

Экономия топливного газа в абсолютном и денежном выражении

5. Безопасность и экологичность проекта

Компрессорная станция относится к категории опасных производств, так как работы связаны с перекачкой взрывоопасного и пожароопасного вещества Ї природного газа. Эксплуатация компрессорного цеха связана не только с опасностью возникновения пожара или взрыва, но и с загрязнением окружающей среды через выхлопные выбросы привода нагнетателейЇ газотурбинного агрегата. Кроме того, на обслуживающий персонал компрессорного цеха постоянно воздействуют такие вредные факторы, как шум, вибрация, недостаточная освещенность, а также риск отравления вредными веществами. Поэтому очень важно, чтобы все работы на территории КЦ проводились в соответствии с требованиями по охране труда и промышленной безопасности, а вредные факторы соответствовали санитарным нормам и по возможности снижались путем проведения соответствующих мероприятий и модернизаций оборудования.

Природный газ бесцветен, не имеет запаха; для придания ему запаха его одорируют. Запрещается подача неодорированного газа бытовому потребителю.

Природный газ, скапливаясь в закрытых помещениях, вытесняет воздух и действует на человека удушающее. Снижение содержания кислорода в воздухе в результате повышения концентрации газа (метана) до уровня не ниже 16% переносится без заметного действия, до 14% приводит к легкому физиологическому расстройству, до 12% вызывает тяжелое физиологическое действие, до 10% - уже смертельно опасное удушье.

Некоторые газы, входящие в состав природного газа и продуктов их сгорания, обладают и отравляющими свойствами. Содержание окиси углерода в помещении в количестве 300 переносится без заметного действия в течение 2-4 ч; легкое отравление наступает через 2-4 ч при 600 , тяжелое отравление через 10-30 мин при 1800 , а если доза удваивается до 3600 , через 15 мин наступает смертельное отравление. Содержание сернистого газа в помещении в количестве 200 переносится без заметного действия. Легкое отравление наступает при 300 (время 2-4 ч), тяжелое отравление через 10-30 мин при 900 и смертельное отравление наступает через 1-5 мин при дозе 2000 . Содержание сероводорода в воздухе при тех же временных воздействиях оказывает на человека отрицательное влияние при более низких концентрациях. Переносится без заметного действия концентрация 110 , легкое отравление - при 220 , тяжелое отравление - при 450 , а смертельное отравление - при 1500 .

Метанол -сильный яд, действующий преимущественно на нервную и сосудистую систему. В организм человека может проникнуть через дыхательные пути и даже через не поврежденную кожу. Особенно опасен прием метанола внутрь: 5-10 г метанола могут вызвать тяжелые отравления, 30 г -смертельная доза.

Симптомы отравления: головная боль, головокружение, тошнота, рвота, боль в желудке, общая слабость, раздражение слизистых оболочек, мелькание в глазах, а в тяжелых случаях потеря зрения и смерть.

Взрывоопасность транспортируемого газа.

Компрессорный цех с агрегатами ГТК-10-4 по свойствам газа, относится к категории пожаровзрывоопасных производств. Взрывоопасность и самовоспламенение газов, участвующих в производстве, характеризуется в таблица 3.4.

Категории и группы ГОСТ 12.1.011-88 IIАТ3

Нижний предел взрываемости природного газа свидетельствует о возможности быстрого образования взрывоопасных концентраций в случае наличия неплотностей в аппаратуре и коммуникациях: перекачиваемый газ имеет пределы взрываемости с воздухом нижний - 5%, верхний - 15%.

Категория производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасностям принята по НПБ-105-03. Класс взрывоопасных и пожароопасных зон, категории и группы взрывоопасных смесей приняты по ПУЭ.

Характеристика веществ с точки зрения взрывопожароопасности

Компрессорный цех имеет следующую классификацию:

· категория производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасностям (по НПБ-105-03) - А

· класс взрывоопасных и пожароопасных зон (по ПЭУ) - В-1г

Меры борьбы с загазованностью

Во время эксплуатации агрегатов и технологических трубопроводов установлен надзор за их герметичностью, во избежании образования взрывоопасных смесей газа с воздухом.

Различие в категорийности помещений нагнетателей и маш.зала газовых турбин определяет решение КЦ в два пролета с разделительной непроницаемой стенкой между залом турбин и нагнетателей. В месте прохода через разделительную стенку промежуточного вала привода нагнетателя устанавливается герметичная разборная мембрана, защищающая от проникновения газа из помещения нагнетателей в маш.зал газовых турбин.

Для предотвращения проникновения газа по валу из нагнетателя в маш.зал используется система регулирования уплотнения нагнетателя. У нагнетателя имеется два уплотнения: лабиринтовое со стороны газовой полости и торцевое графитовое со стороны подшипника. Это обеспечивается тем, что в камеру между торцевым уплотнением и опорным подшипником подводится масло с давлением на 1.3... 3 кгс / см2 больше, чем давление газа в камере после лабиринтового уплотнения (в уплотнительной камере).

Система обнаружения присутствия газа

Система проверки присутствия взрывчатых газов в воздухе, состоит из централизованного узла наблюдения (находящегося в диспетчерской), которая направляет сигнал на тревожный индикатор, и из местных щупов, содержащих чувствительный элемент.

Заданные значения, при которых срабатывает тревожный контакт, являются следующими:

- в здании турбокомпрессора тревога при 20 % нижнего предела взрываемости (НПВ);

- в турбинных блоках тревога при 15 % НПВ, остановка при 30 % НПВ;

- в блоках турбогенераторов тревога при 20 % НПВ, остановка при 40 % НПВ;

- в помещениях батарей тревога при 15 % НПВ;

- в блоке подготовки газа тревога при 20 % НПВ;

Щиты распространения газа размещены внутри блока газовой турбины, а также внутри зданий турбогенератора и турбокомпрессоров, в блоке турбогенератора, в батарейной и в кожухе установки подготовки газа.

Мероприятия по охране труда

Условия труда обслуживающего персонала станции соответствуют санитарным нормам, и планирование рабочего места соответствует требованиям удобства выполнения работы и экономии энергии и времени.

Для защиты работающих от производственных воздействий служат: средства индивидуальной защиты, к которым относятся спецодежда, спецобувь, средства защиты органов человека от вредных производственных факторов и предохранительные приспособления. Вид средств индивидуальной защиты диктуется спецификой выполняемой работы и метеорологическими условиями.

Защитные средства (очки, каски, противогазы, респираторы и др.) и предохранительные приспособления выдаются работникам в зависимости от характера и условий выполняемых работ.

Например, для машиниста технологических компрессоров должна быть выдана следующая спецодежда: костюм хлопчатобумажный, сапоги кирзовые, перчатки - в летнее время; полушубок, меховая шапка, валенки, костюм зимний, рукавицы - в зимнее время. Спецодежда должна быть хорошо подогнанной по росту и не стесняющей движений. Срок годности для каждого вида спецодежды - индивидуален. Из защитных средств машинисту технологических компрессоров положена также: каска, наушники.

В соответствии с ГОСТ 12.0.004-90 для поступающих на работу после медицинского освидетельствования предусмотрен вводный инструктаж, инструктаж на рабочем месте, общие положения по безопасности труда: характеристику производства и условий труда, нормы поведения на производстве, условия применения средств индивидуальной защиты, общие меры электро-, взрыво- и пожаробезопасности, приемы первой помощи, правила обращения с первичными средствами пожаротушения и другие. Работники должны пройти специальный инструктаж по правилам пользования защитными средствами и предохранительными приспособлениями, знать способы проверки исправности. Для работающих также предусмотрены периодические инструктажи, проводимые ежегодно или ежеквартально, внеочередные инструктажи при изменении условий труда. Проведение каждого инструктажа подтверждается записью в журнале или в личной карточке за подписью инструктора и всех инструктируемых.

Обо всех замеченных неисправностях спецодежды и спасательного снаряжения рабочий должен немедленно сообщить лицу, ответственному за производство работ.

На каждом рабочем месте находятся в необходимом количестве дежурные противогазы, диэлектрические перчатки, резиновые коврики и медицинская аптечка. Кроме того, при проверке на загазованность и работе в местах возможного скопления газа (колодцах, резервуарах) обслуживающий персонал обеспечивается шланговыми противогазами ПШ1 или ПШ2, газоанализаторами, а при работе с метанолом Ї резиновыми сапогами и перчатками, а также противогазами типа А.

Экологичность проекта

КС является производством, в котором проходят технологические процессы, связанные с некоторыми технологическими выбросами, что, в свою очередь, связано с загрязнением окружающей среды.

В соответствии с нормативами технологического проектирования для предотвращения попадания углеводородных газов в производственные помещения и атмосферу на КС предусмотрена полная герметизация всего оборудования, аппаратов и трубопроводов. В связи с этим отсутствуют систематические выбросы в атмосферу газов и жидкости. Возможны лишь периодические выбросы в атмосферу перед остановкой на ремонт или в аварийных случаях.

На площадке КС имеются следующие постоянные загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами (метан, пентан, оксид углерода, диоксид азота, углеводородный конденсат):

· дымовые трубы компрессорного цеха;

· подогреватели установки подготовки топливного, пускового и импульсного газа;

· «дыхание» резервуаров склада ГСМ;

· вентиляционные выбросы.

С целью уменьшения загрязнения атмосферного воздуха промышленными выбросами проведены следующие мероприятия:

· укладка дренажных и продувочных трубопроводов для опорожнения аппаратов и трубопроводов при авариях и ремонтных работах;

· оснащение технологических процессов средствами КИП, обеспечивающих блокировку оборудования и сигнализацию при отклонениях от нормальных условий ведения процесса (подробнее см. раздел 2.1);

· строительство за пределами промышленной площадки факела для полного сжигания природного газа при авариях и ремонтных работах на газопроводах;

· полная герметизация всего оборудования, арматуры и трубопроводов.

Для отвода сточных вод на площадке КС имеется система канализации, в состав которой входит малогабаритная насосная установка (МКНУ) производительностью 5 м3/час созданная по проекту 1425-13 СПКБ ПНГСМ. Для очистки стоки направляются в канализационные очистные сооружения .

Перечень загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу

Количество загрязняющих веществ, разрешенных к выбросу в атмосферу

Заключение

Планирование режимов работы газопровода подразумевает расчет основных параметров потока газа (P, T, Q) на входе и выходе каждого компрессорного цеха и параметров работы каждого ГПА (, N, QВС, nCT, nТВД) для проверки технологических ограничений и выбора наиболее эффективного режима работы. Решение задачи оценки эффективности реконструкции КС с целью сокращения расходов ТЭР, улучшения условий труда невозможно без выполнения многовариантных расчетов режимов работы КС при использовании на них более совершенных и перспективных ГПА.

По результатам исследований можно сделать следующие выводы:.

1. Наблюдается значительное ухудшение теплообмена при загрязнении наружной и внутренней поверхности теплообмена у АВО газа типа 2АВГ-75, установленных в КЦ компрессорной станции .

2. В результате обработки паспортных характеристик АВО газа 2АВГ-75 получены соотношение, позволяющее определять температуру газа на выходе секции АВО.

Список использованной литературы

12. Повышение эффективности эксплуатации энергопривода компрессорных станций (Б.П. Поршаков, А.С. Лопатин, А.М. Назарьина, А.С. Рябченко). - М.: Недра, 1992.

Размещено на Allbest.ru