Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОТБОРА ГАЗА ПУСКОВОГО, ТОПЛИВНОГО, ИМПУЛЬСНОГО И ДЛЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОММУНИКАЦИЙ КОМПРЕССОРНЫХ ЦЕХОВ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВНОГО ПРИ ВЫВОДЕ СМЕЖНОГО ЦЕХА В РЕМОНТ

Изобретение относится к области магистрального транспорта газа и может быть использовано при эксплуатации компрессорных станций, в частности при организации и проведении ремонтных работ смежных компрессорных цехов.

Известен способ отбора газа пускового, топливного, импульсного и собственных нужд на компрессорную станцию из различных точек технологических коммуникаций: от узла подключения компрессорной станции к газопроводу до и после обводного крана станции, после установки очистки газа, перед установкой охлаждения газа, описанные в ВРД 39-1.8-055-2002 «Типовые технические требования на проектирование КС, ДКС и КС ПХГ», утвержденном распоряжением ПАО «Газпром» 06.05.2002 и изданном ООО «Информационно-рекламный центр газовой промышленности».

Недостатком указанных способов является зависимость давления отбираемого на нужды компрессорной станции газа от давления газа в газотранспортной системе после компрессорной станции. Для безаварийной и стабильной работы компрессорной станции необходимы определенные значения давлений газа топливного, пускового, импульсного и собственных нужд не ниже минимально допустимых, предусмотренных нормативно-технической документацией на эксплуатацию компрессорных станций. Поддержание данных значений давлений актуально при эксплуатации газовых промыслов, в состав которых входят дожимные компрессорные станции (ДКС), в условиях падающей добычи газа, при которой происходит снижение давления газа в газотранспортной системе месторождения. Повысить давление отбираемого газа на нужды компрессорной станции можно посредством компрессора, установленного на участке трубопровода между точкой отбора газа после установки комплексной подготовки газа (УКПГ) или подачей в газотранспортный трубопровод и установкой подготовки газа пускового, топливного, импульсного и собственных нужд (УПТПГ), а также непосредственно перед подачей топливного газа в камеру сгорания двигателя газоперекачивающего агрегата после УПТПГ (Дожимные центробежные компрессоры для газотурбинных электростанций. О. Кабир, «Газотурбинные технологии», 2003, стр. 11-12). Однако применение компрессоров для повышения давления отбираемого газа связано с большими капитальными и эксплуатационными расходами.

Известен способ отбора газа пускового, топливного, импульсного и для собственных нужд на компрессорную станцию, описанный в патенте РФ на изобретение RU №2439428 авторов Кузнецова А.Н., Меньшикова С.Н., Морозова И.С., Мельникова И.В. (МПК F17D 3/00 (2006/01)), дата приоритета 22.04.2010, опубликованный 10.01.2012. Описанный способ отбора газа пускового, топливного, импульсного и собственных нужд на компрессорную станцию, включающий отбор газа из различных точек технологических коммуникаций: от узла подключения компрессорной станции к газопроводу до и после обводного крана станции, после установки очистки газа, перед установкой охлаждения газа. При этом на участке трубопровода от компрессорной станции до места подключения к газотранспортной системе устанавливают кран-регулятор, при этом точку отбора газа выбирают перед ним, затем посредством крана-регулятора изменяют проходное сечение трубопровода и тем самым повышают давление на участке трубопровода от компрессорной станции до места подключения к газотранспортной системе и давление отбираемого газа до значений, необходимых для эксплуатации компрессорной станции.

Недостатком прототипа является возможность отбора газа до давления, не ниже рабочего давления в газотранспортной системе, что сокращает полезный объем оттягиваемого газа на собственные нужды.

Известен способ перекачки газа из ремонтируемого участка трубопровода, описанный в патенте РФ на изобретение RU №2386862 авторов Чаплыгина Ю.О., Мельникова Г.Ю., Киреева Л.Г. (МПК F04D 25/02 (2006.01), F17D 1/02 (2006.01), F04F 5/54 (2006.01), F04B 41/00 (2006.01)), дата приоритета 14.01.2009, опубликованный 20.04.2010. Для реализации известного способа перекачки газ из отключенного участка газопровода подают в сопло одного или группы эжекторов и производят откачку газа. При снижении давления на откачиваемом участке устанавливают дополнительное дожимающее устройство и производят процесс откачки. При этом в качестве рабочего тела используют природный газ, а в качестве энергии используют потенциальную энергию разницы давления газа перед закрытым краном отключенного участка и давления газа в низконапорной камере эжектора. Если необходимая степень откачки газа не достигнута, включают в работу компрессор первой ступени.

Недостатком указанного известного способа является то, что для его использования необходима реконструкция штатной обвязки оборудования компрессорной станции - врезка эжектора и дополнительного дожимающего устройства, что недопустимо на компрессорных станциях.

Известен способ откачки газа из отключенного участка газопровода, описанный в патенте РФ на изобретение RU №2140582 авторовХабибуллина М.Г., Вагапова Р.З., Седых А.Д. (МПК F04F 5/54 (2006.01)), дата приоритета 04.11.1998, опубликованный 27.10.1999. Известный способ откачки газа из отключенного участка магистрального газопровода позволяет использовать давление газа из соседней нитки газопровода для откачки газа из отключенного участка газопровода. Способ заключается в следующем: следующий за отключенным участком участок магистрали газопровода подключают к низконапорной полости дополнительного эжектора. Сопла эжектора и дополнительного эжектора подключают к действующей магистрали газопровода. Сначала подают газ из действующей магистрали газопровода в сопло дополнительного эжектора и откачивают газ из следующего за отключенным участком участка магистрали и подают из дополнительного эжектора газ в последующий за следующим участок магистрали. После этого откачивают газ из отключенного участка магистрали путем подачи газа в сопло эжектора из действующей магистрали с подачей газа из этого эжектора в следующий за отключенным участком участок магистрали. В результате достигается упрощение конструкции устройства, с помощью которого осуществляют данный способ откачки газа.

Недостатком указанного способа является необходимость наличия избыточных элементов эжекторной системы, позволяющих существенно ее перенастраивать, что влечет к значительному усложнению системы в целом и, соответственно, к невозможности использования на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Известен способ откачки газа из отключенного участка газопровода и мобильная компрессорная установка для откачки газа, описанные в патенте РФ на изобретение RU №2303710 авторов Мельникова Г.Ю., Будзуляка Б.В., Жукова А.В., Шайхутдинова А.З., Гаврикова Е.Б., Чичелова В.А. (МПК F04B 41/00 (2006/01)), дата приоритета 08.09.2005, опубликованный 27.07.2007. Описан способ откачки газа из отключенного участка магистрального газопровода, включающего, по меньшей мере, два участка, заключающийся в том, что отключенный участок соединяют с действующим участком через компрессор и производят откачку газа из отключенного участка в действующий участок, отличающийся тем, что перед подачей газа в компрессор понижают его давление. Мобильная компрессорная установка для откачки газа из отключенного участка МГ, включающего, по меньшей мере, два участка, содержащая компрессор с входным и выходным трубопроводами для подключения компрессора к отключенному и действующему участкам МГ соответственно, привод с выхлопным трубопроводом и дросселирующее устройство во входном трубопроводе.

Недостатком известного способа откачки газа из отключенного участка МГ является необходимость использования дополнительного оборудования - компрессорной установки, а также подсоединения компрессорной установки непосредственно к действующему и отключенному участкам МГ, находящимся под давлением.

Наиболее близким по существу заявляемого изобретения, прототипом, является способ срабатывания природного газа из отключенного контура компрессорного цеха и из отключенного участка газопровода в многониточной системе магистральных газопроводов на топливный газ работающих газоперекачивающих компрессорных цехов, описанный в заявке на изобретение RU №2013131835 автора Сафина М.А. (МПК F17D 1/00 (2006/01)), дата приоритета 10.07.2013, опубликованный 20.01.2015. Способ срабатывания природного газа из отключенного контура компрессорного цеха и из отключенного участка газопровода в многониточной системе магистральных газопроводов на топливный газ работающих газоперекачивающих агрегатов смежных компрессорных цехов состоит в том, что, после останова работающих газотурбинных агрегатов и закрытия кранов на входе-выходе компрессорного цеха (КЦ) и открытия крана на рециркуляционном трубопроводе, переводят отбор газа на собственные нужды компрессорного цеха (КЦ), после установки очистки газа или перед установкой охлаждения газа (если отбор производился до или после секущего крана компрессорного цеха (КЦ)), установив в коллекторе топливного (пускового) газа равным давлению топливного газа газотурбинных агрегатов смежных компрессорных цехов (КЦ), открывают кран на соединительном трубопроводе между коллекторами топливного (пускового) газа и вырабатывают газ из контура компрессорного цеха (КЦ) до давления топливного газа газотурбинных агрегатов смежного компрессорного цеха (КЦ); а также срабатывание природного газа из отключенного участка магистрального газопровода (МГ) в многониточной системе магистральных газопроводов на топливный газ работающих газоперекачивающих агрегатов компрессорных цехов, после выделения участка магистрального газопровода МГ (до или после компрессорного цеха (КЦ)), производят закрытие линейного крана и перепуска газа в соседние МГ через перемычки между ними, охранный кран на входе или выходе оставляют открытым, и закрывают кран на входе или выходе компрессорного цеха (КЦ) (в зависимости от того, какой участок МГ срабатывает до или после КЦ), секущий кран КЦ остается закрытым, переводят отбор газа на собственные нужды КЦ до или после секущего крана КЦ (если отбор производился после установки очистки газа или перед установкой охлаждения газа), в зависимости от того, какой участок МГ срабатывает до или после КЦ, за счет открытия межцеховых перемычек срабатывает газ из отключенного участка МГ производят работающими т/а всех смежных КЦ, используя соединительные трубопроводы между топливными (пусковыми) коллекторами, при условии, что давление топливного (пускового) газа газотурбинных агрегатов компрессорного цеха (КЦ) магистрального газопровода (МГ), с участка которого срабатывается газ больше или равно давлению топливного газа газотурбинных агрегатов смежных КЦ.

Недостатком прототипа является невозможность глубокого отбора газа больше установленного порогового значения регуляторов давления газа, установленных на линии топливного газа.

Технической задачей заявленного способа отбора газа пускового, топливного, импульсного и для собственных нужд с технологических коммуникаций компрессорных цехов компрессорной станции в качестве топливного при выводе смежного цеха в ремонт является значительное сокращение выбросов природного газа из коммуникаций компрессорного цеха в атмосферу путем глубокого отбора газа на топливные нужды группы газоперекачивающих агрегатов смежного цеха компрессорной станции при выводе цеха в ремонт, посредством создания эффекта эжекции.

Решаемая техническая задача в способе отбора газа пускового, топливного, импульсного и для собственных нужд с технологических коммуникаций компрессорных цехов компрессорной станции в качестве топливного при выводе смежного цеха в ремонт, включающем остановку работающих газотурбинных агрегатов и закрытие кранов на входе-выходе компрессорного цеха (КЦ) и открытие крана на рециркуляционном трубопроводе, перевод отбора газа на собственные нужды компрессорного цеха (КЦ), открытие крана на соединительном трубопроводе между коллекторами топливного (пускового) газа и выработку газа из контура компрессорного цеха (КЦ), достигается тем, что дополнительно обеспечивают большую глубину откачки газа из отключенных коммуникаций компрессорного цеха за счет регулировки штатной запорной арматуры, расположенной на расстоянии менее 500 мм от Т-образного соединения цеховых газопроводов за счет создания эффекта эжекции, при частичном закрытии одного из кранов на рабочем газопроводе повышенного давления и дополнительной регулировкой другого на эжектируемом газопроводе низкого давления.

Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого способа неизвестна из уровня техники, следовательно, она соответствует критериям патентоспособности.

Заявленное техническое решение поясняется чертежами:

На фиг. 1 изображена принципиальная схема межцеховых коммуникаций компрессорных цехов компрессорной станции.

Реализацию предлагаемого способа рассмотрим на примере представленной на фиг. 1 принципиальной схемы межцеховых коммуникаций компрессорных цехов компрессорной станции.

При выводе на капитальный ремонт компрессорного цеха «В» компрессорной станции (состоящий из цеха «А» и аналогичного по схеме размещения оборудования и коммуникаций цеха «В») все коммуникации цеха необходимо освободить от объекта транспорта - природного газа посредством стравливания в атмосферу через свечи узла подключения 8 и 9, в соответствии с требованиями нормативных документов, что приводит к потере физических объемов газа и загрязнению окружающей среды.

Заявляемое изобретение позволяет частично использовать природный газ из контура, выведенного в ремонт компрессорного цеха «В», и осуществляется следующим образом: на первом этапе производят остановку работающих газотурбинных агрегатов компрессорного цеха «В» - 3, при этом при выводе компрессорного цеха «В» в ремонт осуществляют закрытие входного крана 5 входного газопровода компрессорного цеха «В» и крана выходного 6 выходного газопровода компрессорного цеха «В». Далее производят открытие обводного крана 7 узла подключения компрессорного цеха «В», при этом газ на свечи 8 и 9 не стравливается, далее производят открытие крана на рециркуляционном трубопроводе 16 и осуществляют перевод отбора газа на собственные нужды компрессорного цеха (КЦ) «А», далее производят открытие крана на соединительном трубопроводе 17 между коллекторами топливного (пускового) газа и осуществляют выработку газа из контура компрессорного цеха (КЦ) «В», при открытых кранах 11, 1, 2 и кранов 13 и 12 газоперекачивающих агрегатов 3 компрессорного цеха «В» и крана 17 и 18 компрессорного цеха «А», при закрытых кранах 10 компрессорных цехов «А» и «В», закрытых межцеховых кранах 15, 14, осуществляют отбор газа из коммуникаций компрессорного цеха «В» на топливные нужды группы газоперекачивающих агрегатов компрессорного цеха «А» - 3 через установку подготовки топливного, пускового и импульсного газа 4 до давления 20 кгс/см² (в зависимости от характеристик 4 и установленных на линии регуляторов давления газа) с начального среднего давления (например, 65 кгс/см²) в зависимости от рабочего давления участка газотранспортной системы (с момента перекрытия кранов 5, 6 компрессорного цеха «В»). При этом в целях обеспечения большей глубины откачки газа из отключенных коммуникаций компрессорного цеха «В» за счет регулировки штатной запорной арматуры 17 и 18, расположенной на расстоянии менее 500 мм от Т-образного соединения цеховых газопроводов, за счет создания эффекта эжекции, при частичном закрытии крана 18 и создания условий возникновения эжекционного эффекта, за счет изменения площади поперечного сечения прохождения потока газа через кран 18, увеличения скорости истечения из него, а как следствие, создания в зоне Т-образного соединения цехового газопровода (между кранами 17 и 18) области пониженного давления, за счет которой и происходит подсос газа, поступающего из цеха «В» через кран 17, и обеспечивается более глубокая степень откачки газа из цеховых коммуникаций цеха «В». При этом регулирование расхода смешенного потока газа, поступающего после смешения рабочего и эжектируемого газа в установку подготовки топливного, пускового и импульсного газа 4 цеха «А», осуществляют за счет регулировки крана 17, таким образом, чтобы не снижать требуемый режимом расход газа.

При достижении в коммуникациях компрессорного цеха «В» предельно допустимого минимального значения давления, в зависимости от установленной запорно-регулирующей арматуры (например, 20 кгс/см²), осуществляют открытие байпасного крана обводного узла подключения газа компрессорного цеха «А» (первый по ходу движения газа) и производят закрытие крана 16. Остатки газа из коммуникаций компрессорного цеха «В» далее стравливаются в атмосферу через свечные линии узла подключения 8 и 9.

Указанный способ возможно применять и при выводе в ремонт компрессорного цеха «А» для отбора газа на топливные нужды группы газоперекачивающих агрегатов компрессорного цеха «В» из коммуникаций компрессорного цеха «А».

Осуществление предлагаемого способа обеспечивает большую глубину откачки газа из отключенных коммуникаций компрессорного цеха за счет регулировки штатной запорной арматуры, расположенной на расстоянии менее 500 мм от Т-образного соединения цеховых газопроводов, за счет создания эффекта эжекции, при этом минимальное расстояние обеспечивает создание зоны эжекции так, что при увеличении расстояния зона эжекции сокращается, при уменьшении - увеличивается, однако, как правило, установку запорной арматуры осуществляют на расстоянии не менее 200 мм от Т-образного соединения из соображений доступа для его обслуживания. Регулировка коэффициента эжекции осуществляется регулированием запорной арматуры (краны 17 и 18), при этом связь скоростей, давлений и плотностей подчиняется уравнению Бернулли, а частичное перекрытие кранов обеспечивает изменение площади поперечного сечения потока, создавая эффект прохождения газа через сопло.

Большая глубина откачки природного газа из коммуникаций компрессорной станции обеспечивает сокращение выбросов природного газа из коммуникаций компрессорного цеха в атмосферу через свечные линии, а также приводит к экономии топливно-энергетических ресурсов на собственные нужны компрессорной станции.