Система охлаждения газа

Охлаждение газа является неотъемлемой частью технологического процесса при его транспортировке по магистральным газопроводам (МГ). В процессе компримирования газ нагревается, вызывая температурный перепад на участке газопровода между компрессорными станциями (КС). Для избежания возникновения продольных температурных напряжений и деформаций трубопровода газ охлаждают в специальных установках воздушного охлаждения.

Установки охлаждения газа (УОГ) состоят из определенного количества аппаратов воздушного охлаждения (АВО), которые являются исполнительными элементами в системе поддержания заданной температуры газа на выходе КС. Задача поддержания рекомендуемой температуры газа решается включением необходимого количества вентиляторов. Наибольшее применение нашли АВО с нагнетательной тягой, в которых вентиляторы находятся под теплопередающей поверхностью теплообменника. Приводом вентиляторов являются многополюсные асинхронные двигатели (АД), которые имеют низкий коэффициент мощности даже в номинальном режиме. Вследствие большой инерции пуск многополюсного АД с вентилятором на валу является затяжным, при этом кратность пускового тока составляет 4,5 - 5. В этих условиях запуск нескольких вентиляторов в течение небольшого интервала времени превращается в серьезную техническую проблему.

Работа энергосистем Западной Сибири, где расположена основная часть месторождений природного газа, сопровождается частыми нарушениями в подаче электроэнергии, что вынуждает для обеспечения категорийности один ввод КС запитывать от электростанций собственных нужд (ЭСН). Любой отказ в питающих сетях приводит к нарушению режима транспорта газа в целом регионе. Нередкими являются аварийные отключения и в распределительных сетях 6 (10) кВ. В этих условиях восстановление режима охлаждение газа - достаточно часто повторяющаяся ситуация.

Электротехнический комплекс (ЭТК) УОГ должен обеспечить техническую возможность восстанавливать режим охлаждения газа без перегрузки источников питания в течение требуемого времени после перерывов электроснабжения. Существующие схемы ЭТК необходимыми характеристиками не обладают. Особенно остро проблема восстановления режима охлаждения газа стоит для УОГ станций охлаждения газа (СОГ), электроснабжение которых осуществляется по 1-й категории. Здесь нарушение технологического регламента охлаждения сопровождается остановом магистрального транспорта газа и при определенных условиях может привести к аварийным ситуациям со значительным материальным ущербом.

Охлаждение газа является энергоемким процессом. Мощность, потребляемая электродвигателями АВО одного компрессорного цеха, составляет сотни киловатт, что оказывает существенное влияние на структуру электропотребления КС МГ, особенно с приводом нагнетателей от газотурбинных двигателей. На таких предприятиях на охлаждение газа расходуется до 70 % электроэнергии, затрачиваемой на его транспортировку.

Учитывая то обстоятельство, что в настоящее время на газопроводах страны эксплуатируется свыше шести тысяч АВО различных типов, повышение эффективности ЭТК УОГ является актуальной задачей, решение кото' vfr рой способствует экономии топливно-энергетических ресурсов и снижению > себестоимости транспорта газа. / Целью диссертационной работы является создание эффективных ЭТК, обеспечивающих восстановление технологического режима охлаждения газа в течение требуемого времени после перерывов в электроснабжении и служащих основой для автоматизации процесса охлаждения газа.

Реализация поставленной цели достигается решением следующих задач:

. Разработка математической модели ЭТК УОГ, включающего в себя группу многополюсных АД для привода вентиляторов АВО и элементы системы электроснабжения (СЭС).

. Проведение с помощью разработанной математической модели исследований динамических режимов в ЭТК УОГ, обусловленных пусками АД с вентиляторной нагрузкой.

. Исследование возможности снижения тока, потребляемого от источника электроснабжения при пуске многополюсного АДс вентиляторной нагрузкой, без увеличения длительности пускового режима.

. Разработка схемы и расчет параметров устройства, применение которого в СЭС УОГ обеспечивает восстановление технологического режима охлаждения газа в течение заданного времени.

. Проведение экспериментальных исследований динамических режимов в типовых и модернизированных ЭТК УОГ для определения закономерностей изменения в пусковом режиме параметров схемы замещения АД с вентиляторной нагрузкой и проверки эффективности предложенных технических решений.

Поставленные задачи решались путем проведения теоретических и экспериментальных исследований. В работе использованы основные положения теоретических основ электротехники и электрических машин, методы современного компьютерного моделирования (MATLAB 6.5 с пакетом расширения Simulink 4.0), математических вычислений и обработки результатов (Mathcad 2001). Для проведения экспериментальных исследований использовались современные приборы для визуального контроля и записи электрических величин.

Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается корректным применением положений теоретических основ электротехники, электрических машин и электропривода, апробированных методов компьютерного моделирования электротехнических комплексов и современных средств визуального контроля и записи электрических величин.

Технологическая часть