Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 420
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ГПА-Ц-16АЛ
В соответствии с рядом совместных документов ПАО «Газпром», ПАО НПО «Сатурн» НТЦ им. А. Люльки, ПАО «УМПО» и с целью скорейшей реализации в газовой промышленности высоких технико-экономических показателей двигателя АЛ-31СТ, реализации достижений науки, техники и передового опыта, ОАО «УМПО» разработан двигатель АЛ-31СТ, предназначенный для проведения реконструкции КС, оснащенных ГПА-Ц-16 см. рисунок 4, 5.
ПАО «УМПО» имеет лицензии на право проектирования, изготовления, монтажа и пусконаладки, ремонта и техобслуживания газоперекачивающих агрегатов. Кроме того, проведен проверочный аудит системы качества действующей в объединении и по его результатам получен сертификат соответствия требованиям ISO 9001 в области производства двигателей для газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок.
Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16АЛ предназначен для обеспечения транспорта природного газа по магистральным газопроводам с рабочим давлением 7,45 МПа.[6]
При разработке ГПА-Ц-16АЛ закладывалось выполнение следующих основных требований к проведению реконструкции:
Целью разработки является создание ГПА номинальной мощностью 16 МВт для замены находящихся в эксплуатации ГПА-Ц-16 (НК-16СТ) при проведении реконструкции КС МГ.
Реконструкция агрегата производится посредством установки вместо действующей газотурбинной установки на существующие фундаменты:
В комплект поставки агрегата входит система автоматического управления на базе МСКУ-
5000, с помощью которой осуществляется автоматический пуск, работа под нагрузкой, защита, контроль, сигнализация, нормальная аварийная и экстренная остановка, сбор, обработка и представление необходимой информации, противопомпажная защита и регулирование нагнетателя.
Монтаж ГПА осуществляется при существующих в компрессорном цехе габаритах проемов с применением универсальных грузоподъемных средств и инструмента, за исключением операций по центровке двигателя.
Двигатель устанавливается в специальный защитный кожух при помощи существующего в машзале КС грузоподъемного оборудования. Существующая ось расположения газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16 (НК-16СТ): 5,6 м сохранена.[6]
С целью обеспечения загрузки двигателя до мощности 16 МВт произведена доработка нагнетателя путем замены его проточной части. С целью экономии капитальных вложений максимально сохранено существующее оборудование газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16. Класс использования ГПА – базовый, по ГОСТ 28775-90.
1 – КВОУ; 2 – тракт всасывания от КВОУ до приемной камеры; 3 – приемная камера; 4 – входное устройство; 5 – двигатель АЛ-31СТ; 6 – газоотвод(улитка отвода выхлопных газоотвод); 7 – защитный кожух; 8 – тракт выхлопной; 9 – теплоутилизатор; 10 – труба выхлопная; 11 – муфта; 12 – нагнетатель со сменной проточной частью; 13 – система подачи уплотнительного воздуха в стыковую часть нагнетателя; 14 – АВОМ двигателя; 15 – АВОМ нагнетателя; 16 – система охлаждения двигателя; 17 – блок бокс САУ ГПА; 18 – система смазки нагнетателя; 19 – система смазки двигателя; 20 – переходная рама на опорные конструкции ГПА-Ц-16;
Рисунок 4 – Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16АЛ
1 – двигатель АЛ-31СТ; 2 – входное устройство; 3 – газоотвод; 4 – камера всасывания; 5 – муфта; 6 – клиновое устройство; 7 – рама двигателя; 8 – защитный кожух; 9 – элементы системы углекислотного пожаротушения; 10 – элементы освещения
Рисунок 5 – Газотурбинная установка АЛ-31СТ ГПА-Ц-16АЛ
1.5.3 Основные технические характеристики ГПА-Ц-16АЛ
Основные технические характеристики ГПА-Ц-16АЛ приведены в таблице 3.
Талица 3 – Технические характеристики ГПА-Ц-16АЛ
Талица 4 – Сравнение показателей ГПА-Ц-16 и ГПА-Ц-16АЛ
1.5.4 МСКУ 5000 – система управления АЛ-31СТ
Для эффективного и бесперебойного процесса транспортировки газа САУ ГПА должны иметь следующие основные свойства: быть частью интегрированных автоматизированных систем управления (ИАСУ) газотранспортных предприятий; позволять эксплуатировать компрессорные цеха без постоянного присутствия оперативного персонала и открытыми для послегарантийного обслуживания сервисными службами заказчика или сторонними организациями.
САУ МСКУ 5000-01, разработанная и серийно поставляемая ЗАО «НПФ «Система-Сервис», отвечает поставленным задачам — это достигается за счет конструктивных особенностей и специального программного обеспечения. Преимуществом этой системы является ее унификация для всех типов ГПА.
МСКУ 5000 является серийной САУ на базе современных технических средств фирмы Siemens для ГПА с приводами всех типов — от стационарных установок до новейших авиационных силовых агрегатов последнего поколения (АЛ-31СТ, ДГ-90, ПС-90), а также электрических приводов. Привязка базового комплекса МСКУ 5000-01 под конкретный тип ГПА осуществляется проектным путем, т.е. вместо конструирования производится конфигурирование МСКУ с учетом индивидуальных особенностей ГПА и автоматическая проверка результата на наличие типовых ошибок.[6]
Программное обеспечение МСКУ 5000 состоит из системной и прикладной частей. Системная часть строится на базе стандартных средств фирмы Siemens (STEP7, WinCC). Прикладная часть разработана сотрудниками ЗАО «НПФ «Система-Сервис» и представляет собой мощнейшую библиотеку программного обеспечения, решающую задачи обработки сигналов, логико-командного управления, управления газотурбинным двигателем, антипомпажного регулирования, визуализации, конфигурирования и т.д. Для компоновки программного проекта из элементов библиотек создан конфигуратор, оснащенный развитым графическим интерфейсом и системой автоматического контроля действий разработчика.
Библиотека прикладного ПО состоит из конфигурируемых программных модулей, решающих типовые задачи управления ГПА:
В соответствии с рядом совместных документов ПАО «Газпром», ПАО НПО «Сатурн» НТЦ им. А. Люльки, ПАО «УМПО» и с целью скорейшей реализации в газовой промышленности высоких технико-экономических показателей двигателя АЛ-31СТ, реализации достижений науки, техники и передового опыта, ОАО «УМПО» разработан двигатель АЛ-31СТ, предназначенный для проведения реконструкции КС, оснащенных ГПА-Ц-16 см. рисунок 4, 5.
ПАО «УМПО» имеет лицензии на право проектирования, изготовления, монтажа и пусконаладки, ремонта и техобслуживания газоперекачивающих агрегатов. Кроме того, проведен проверочный аудит системы качества действующей в объединении и по его результатам получен сертификат соответствия требованиям ISO 9001 в области производства двигателей для газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок.
Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16АЛ предназначен для обеспечения транспорта природного газа по магистральным газопроводам с рабочим давлением 7,45 МПа.[6]
При разработке ГПА-Ц-16АЛ закладывалось выполнение следующих основных требований к проведению реконструкции:
-
повышение экономичности; -
полная заводская готовность; -
ремонтопригодность, пожаровзрывобезопасность; -
высокий уровень автоматизации; -
экологическая безопасность оборудования КС; -
сокращение материальных ресурсов при эксплуатации; -
пригодность конструкции к дальнейшей модернизации в течение всего срока серийного производства; -
возможность использования отдельных узлов и блоков для проведения модернизации и реконструкции других типов ГПА; -
повышение эффективности и облегчение работы оператора.
Целью разработки является создание ГПА номинальной мощностью 16 МВт для замены находящихся в эксплуатации ГПА-Ц-16 (НК-16СТ) при проведении реконструкции КС МГ.
Реконструкция агрегата производится посредством установки вместо действующей газотурбинной установки на существующие фундаменты:
-
газотурбинного двигателя АЛ-31СТ с защитным кожухом и вспомогательным оборудованием; -
входного тракта с системой очистки циклового воздуха, шумоглушителем и противообледенительной системой; -
выхлопного тракта с шумоглушением, выхлопной трубой и утилизатором тепла выхлопных газов; -
установкой в существующий корпус нагнетателя сменной проточной части.
В комплект поставки агрегата входит система автоматического управления на базе МСКУ-
5000, с помощью которой осуществляется автоматический пуск, работа под нагрузкой, защита, контроль, сигнализация, нормальная аварийная и экстренная остановка, сбор, обработка и представление необходимой информации, противопомпажная защита и регулирование нагнетателя.
Монтаж ГПА осуществляется при существующих в компрессорном цехе габаритах проемов с применением универсальных грузоподъемных средств и инструмента, за исключением операций по центровке двигателя.
Двигатель устанавливается в специальный защитный кожух при помощи существующего в машзале КС грузоподъемного оборудования. Существующая ось расположения газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16 (НК-16СТ): 5,6 м сохранена.[6]
С целью обеспечения загрузки двигателя до мощности 16 МВт произведена доработка нагнетателя путем замены его проточной части. С целью экономии капитальных вложений максимально сохранено существующее оборудование газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16. Класс использования ГПА – базовый, по ГОСТ 28775-90.
1 – КВОУ; 2 – тракт всасывания от КВОУ до приемной камеры; 3 – приемная камера; 4 – входное устройство; 5 – двигатель АЛ-31СТ; 6 – газоотвод(улитка отвода выхлопных газоотвод); 7 – защитный кожух; 8 – тракт выхлопной; 9 – теплоутилизатор; 10 – труба выхлопная; 11 – муфта; 12 – нагнетатель со сменной проточной частью; 13 – система подачи уплотнительного воздуха в стыковую часть нагнетателя; 14 – АВОМ двигателя; 15 – АВОМ нагнетателя; 16 – система охлаждения двигателя; 17 – блок бокс САУ ГПА; 18 – система смазки нагнетателя; 19 – система смазки двигателя; 20 – переходная рама на опорные конструкции ГПА-Ц-16;
Рисунок 4 – Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16АЛ
1 – двигатель АЛ-31СТ; 2 – входное устройство; 3 – газоотвод; 4 – камера всасывания; 5 – муфта; 6 – клиновое устройство; 7 – рама двигателя; 8 – защитный кожух; 9 – элементы системы углекислотного пожаротушения; 10 – элементы освещения
Рисунок 5 – Газотурбинная установка АЛ-31СТ ГПА-Ц-16АЛ
1.5.3 Основные технические характеристики ГПА-Ц-16АЛ
Основные технические характеристики ГПА-Ц-16АЛ приведены в таблице 3.
Талица 3 – Технические характеристики ГПА-Ц-16АЛ
| Наименование параметра | Значение |
| 1 Номинальная мощность в станционных условиях при температуре наружного воздуха не более +25 0С, МВт | 16 |
| 2 Максимальная мощность в станционных условиях при температуре наружного воздуха ниже минус 14 0С и ниже, кВт, не менее | 19,2 |
| 3 Эффективный КПД на валу силовой турбины ГТУ, %: - в условиях ISO (при мощности 16,8 МВт) - в станционных условиях (при мощности 16,0 МВт) | 37,0 –0,5 36,0 –0,5 |
| 4 Номинальная частота вращения вала силовой турбины ГТУ и ротора нагнетателя, об/мин | 5300 |
| 5 Диапазон изменения частоты вращения от указанной в п.4, % | 70…105 |
| 6 Направление вращения вала СТ по ГОСТ 22378 (при взгляде со стороны нагнетателя) | Против вращения часовой стрелки |
| 7 Давление газа конечное, абсолютное, при выходе из нагнетательного патрубка, МПа | 7,45 |
| 8 Отношение давлений при расчетных свойствах природного газа | 1,4 |
| 9 Политропический КПД сменной проточной части нагнетателя, % | 81 |
| 10 Время запуска ГПА без учета времени предпусковой подготовки, мин, не более | 20 |
| 11 Давление пускового газа, МПа | 0,5 |
| 12 Расход пускового газа, не более, кг/с (на один запуск кг) | 1,0 (90) |
| 13 Давление топливного газа, МПа | 2,74…2,94 |
| 14 Температура топливного газа, 0С | 20…60 |
| 15 Расход топливного газа на номинальном режиме, не более, кг/ч (кг/с) | 3474 (0,965) |
| 16 Потребность пускового газа при холодной прокрутке, кг | 90 |
| 17 Рабочее масло двигателя: основное нагнетателя: основное резервное | Петрим ТП–22С ТП–22Б |
| 18 Расход масла (невосполнимые потери) не более, кг/ч двигателя нагнетателя | 0,5 0,4 |
| Продолжение таблицы 3 | |
| 19 Периодичность смены масел (по предельно допустимым значениям браковочных параметров масел) | По состоянию |
| 20 Расход воздуха, отбираемого от ГТУ на нужды ГПА и компрессорной станции, не более, кг/с - в систему противообледенения ГПА - на нужды компрессорной станции (параметры отбираемого воздуха tв = 360 0С, Рв = 11,5 кгс/см2; параметры даны для номинального режима работы ГТУ при температуре атмосферного воздуха 0 0С) | 0,9 1,2 |
| 21 Масса наиболее тяжелой транспортной единицы, не более, кг | 20000 |
| 22 Наличие утилизационного теплообменника (мощность уточняется при разработке рабочей документации) | Предусмотрен |
| 23 Экологические показатели. Содержание в отработанных газах ГТУ: - окиси азота не более, мг/м3 - окиси углерода не более, мг/м3 (в сухих при 0 0С, 0,1013 МПа и условиях концентрации О2 15%) | 150 300 |
Талица 4 – Сравнение показателей ГПА-Ц-16 и ГПА-Ц-16АЛ
| Показатели назначения | Тип агрегата | |
| ГПА-Ц-16 | ГПА-Ц-16АЛ | |
| КПД, % | 27,5 | 37 |
| Номинальная мощность, МВт | 16 | 16 |
| Расход топливного газа, кг/сек | 1,163 | 0,881 |
| Удельный расход газа, кг газа/кВт*ч | 0,248 | 0,217 |
1.5.4 МСКУ 5000 – система управления АЛ-31СТ
Для эффективного и бесперебойного процесса транспортировки газа САУ ГПА должны иметь следующие основные свойства: быть частью интегрированных автоматизированных систем управления (ИАСУ) газотранспортных предприятий; позволять эксплуатировать компрессорные цеха без постоянного присутствия оперативного персонала и открытыми для послегарантийного обслуживания сервисными службами заказчика или сторонними организациями.
САУ МСКУ 5000-01, разработанная и серийно поставляемая ЗАО «НПФ «Система-Сервис», отвечает поставленным задачам — это достигается за счет конструктивных особенностей и специального программного обеспечения. Преимуществом этой системы является ее унификация для всех типов ГПА.
МСКУ 5000 является серийной САУ на базе современных технических средств фирмы Siemens для ГПА с приводами всех типов — от стационарных установок до новейших авиационных силовых агрегатов последнего поколения (АЛ-31СТ, ДГ-90, ПС-90), а также электрических приводов. Привязка базового комплекса МСКУ 5000-01 под конкретный тип ГПА осуществляется проектным путем, т.е. вместо конструирования производится конфигурирование МСКУ с учетом индивидуальных особенностей ГПА и автоматическая проверка результата на наличие типовых ошибок.[6]
Программное обеспечение МСКУ 5000 состоит из системной и прикладной частей. Системная часть строится на базе стандартных средств фирмы Siemens (STEP7, WinCC). Прикладная часть разработана сотрудниками ЗАО «НПФ «Система-Сервис» и представляет собой мощнейшую библиотеку программного обеспечения, решающую задачи обработки сигналов, логико-командного управления, управления газотурбинным двигателем, антипомпажного регулирования, визуализации, конфигурирования и т.д. Для компоновки программного проекта из элементов библиотек создан конфигуратор, оснащенный развитым графическим интерфейсом и системой автоматического контроля действий разработчика.
Библиотека прикладного ПО состоит из конфигурируемых программных модулей, решающих типовые задачи управления ГПА:
-
модуль топливного регулирования (унифицированный для всех типов газотурбинных двигателей); -
модуль антипомпажного регулирования (для всех типов нагнетателей); -
модуль расчетных задач (расчет мощности и КПД, расхода топливного газа, расхода технологического газа, учет наработки ГПА и его узлов и т.п.); -
модуль управления исполнительными механизмами (краны, задвижки, заслонки, тэны, вентиляторы и т.п.); -
модуль обработки нестандартных аналоговых каналов (обработка дублированных и троированных каналов различной физической природы – частота вращения, температура, давление; -
обработка кольца термопар; фильтрация от помех); -
прочие вспомогательные модули, используемые при создании проекта САУ ГПА.