ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 2003 года по МПК F04D25/02 F17D1/07 

Изобретение относится к созданию газоперекачивающих станций с газотурбинными двигателями для эксплуатации преимущественно в сложных климатических условиях.

Известны газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным приводным двигателем авиационного типа или судового типа, размещенные в контейнерах, объединенных в блоки полной заводской готовности. Из таких блоков комплектуют компрессорные станции, на газопроводах, состыковывая контейнеры в необходимой последовательности.

Например, газоперекачивающий агрегат с газотурбинным приводным двигателем авиационного типа НК-36СТ, который представляет собой блочно-контейнерную установку, предназначенную для линейной компрессорной станции и обеспечивающую транспорт природного газа по магистральным газопроводам. (Информация сектора РНТИ ОАО "НПО им. М.В. Фрунзе", "Газоперекачивающие агрегаты, компрессорные станции и установки для газовой и нефтяной промышленности" РВА "Комп^,ютернi Системи", 1999, Украина, с.13).

Наиболее близким по технической сущности является газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16Л/76-1,44, который тоже представляет собой блочно-контейнерную многоярусную установку, предназначенный для линейной компрессорной станции, и обеспечивает транспорт природного газа по магистральным газопроводам. Газоперекачивающий агрегат с авиационным приводом АЛ-31СТ, содержащий устройство воздухоочистительное, первую ступень шумоглушителя всаса, вторую ступень шумоглушителя всаса, блок маслоохладителей, блок систем обеспечения, блок автоматики, блок вентиляции, турбоблок, горизонтальный газоход, камеру утилизатора, газоотвод, шумоглушитель выхлопа, переходник, трубу выхлопную. (Газотурбинные технологии, июль-август 2001 г., с. 14-16).

Основным монтажным блоком-модулем агрегата является турбоблок, на фундаментной раме которого размещаются газотурбинный двигатель и двухступенчатый компрессор природного газа.

На крыше турбоблока размещается блок вентиляции, обеспечивающий поддержание требуемых рабочих температур и избыточного давления в отсеке двигателя. В турбоблоке размещается также оборудование ряда систем привода, необходимое для его нормального функционирования: трубопроводы подвода топливного и пускового газа, кабели, топливная и регулирующая аппаратура, датчики системы пожаротушения, улитка выхлопная, маслобак и агрегаты маслосистемы центробежного компрессора, другое оборудование.

Укрытие оснащено грузоподъемными устройствами, герметической перегородкой между двигателем и компрессором, а также системой обогрева отсеков при пониженных температурах воздуха окружающей среды.

К турбоблоку пристыкованы унифицированные модули вспомогательного оборудования, модули вспомогательного оборудования привода и центробежного компрессора, также имеющие блочно-контейнерную компоновку.

Характерной особенностью компоновочной схемы турбоблока и агрегата в целом является система выхлопа с отдельно расположенной выхлопной шахтой, имеющая в своем составе газоотвод, шумоглушители, переходник и выхлопную трубу. Выхлопная шахта через камеру утилизатора и газоотвод, являющаяся опорной конструкцией выхлопной шахты, соединяется газоходами с выхлопной улиткой турбоблока. За счет горизонтального газохода выхлопная шахта с трубой отнесены на значительное расстояние от воздухоочистительного устройства газоперекачивающего агрегата. Выхлопной тракт таких установок имеет удлиненную горизонтальную часть, увеличивающую сопротивление выхлопа. Экологическая обстановка окружающей среды нарушается звуками работающей компрессорной станции за счет недостаточного шумопоглощения контейнерами. Увеличивается материалоемкость и занимаемая площадь.

Такие агрегаты в условиях крайнего севера очень сложно обслуживать, так как при низких температурах и неблагоприятных погодных условиях необходимо обслуживать каждый блок в отдельности. Даже при размещении таких блоков в общем здании для монтажа или демонтажа газотурбинного двигателя необходимо отстыковать турбоблок от всех остальных систем привода, разобрать трубопроводы подвода топливного и пускового газа, кабели, топливную и регулирующую аппаратуру, демонтировать шумоглушащий контейнер и газотурбинный двигатель с помощью грузоподъемного оборудования и переместить их на свободную площадку внутри здания.

Задачей предлагаемого технического решения является создание компактной газоперекачивающей станции с наличием комфортных и безопасных условий труда для обслуживающего персонала при монтаже, текущем обслуживании, ремонте и модернизации газоперекачивающего оборудования, не ухудшающих экологию окружающей среды, а также снижение материалоемкости, сроков модернизации и монтажа, снижение эксплуатационных затрат.

Поставленная задача решается за счет того, что газоперекачивающая станция, расположенная в одном здании, содержащая систему воздухозаборную с воздухоочистительным устройством, воздуховодом и шумоглушителем, площадками обслуживания и лестницами, камерой всасывания; газовыхлопной тракт с запорным устройством, утилизатором тепла и выхлопной трубой; газотурбинный двигатель с шумоглушащим контейнером, системой маслообеспечения и маслоохладителем; центробежный компрессор с системой маслообеспечения и маслоохладителем; блоки вентиляции, фильтров топливного и пускового газа противопожарной системы и автоматического управления технологическими процессами размещена в здании таким образом, что со стороны входа газотурбинного двигателя установлена направленная вертикально вверх воздухозаборная система с камерой всасывания, воздуховодом с шумоглушителем, расположенными в здании, и воздухоочистительным устройством с площадками обслуживания и лестницами, установленным над крышей здания; к выходу газотурбинного двигателя, соединенного с центробежным компрессором, вертикально пристыкован газовыхлопной тракт переменного сечения с переходником, запорным устройством и утилизатором тепла, расположенными в здании, выхлопной трубой, расположенной над крышей здания; непосредственно к шумоглушащему контейнеру двигателя пристыкована камера всасывания, обеспечивающая возможность закатки и выкатки через нее газотурбинного двигателя. Для этого стена камеры всасывания, противолежащая входу газотурбинного двигателя, снабжена воротами, сечение которых больше сечения двигателя. Системы маслообеспечения с маслоохладителями размещены в здании, каждая в непосредственной близости к обслуживаемым ими газотурбинному двигателю и центробежному компрессору.

Вертикальное расположение газовыхлопного тракта и воздухозаборной системы, пристыковка их непосредственно к шумоглушащему контейнеру газотурбинного двигателя без горизонтальных элементов и выведение их через крышу позволяет разместить оборудование станции в здании, гораздо компактнее, на меньших площадях, с меньшей материалоемкостью по сравнению с прототипом, при той же мощности агрегата.

Установка со стороны входа газотурбинного двигателя направленной вертикально вверх воздухозаборной системы позволяет сократить длину тракта и использовать камеру всасывания, снабженную дверями, для закатки и выкатки двигателя весом 8... 10 тонн или при реконструкции существующих станций без изменения размеров здания разместить более мощный газоперекачивающий агрегат на тех же площадях, тем самым повысить его эффективность. Сокращается технологический цикл и, соответственно, затраты и время на смену двигателя.

Закатка и выкатка газотурбинного двигателя в горизонтальном направлении через камеру всасывания освобождает пространство над двигателем от грузоподъемного оборудования (необходимость в нем отпадает), что и позволяет расположить вертикально элементы воздухозаборной системы и газовыхлопного тракта, вывести их через крышу, при этом элементы газовыхлопного тракта могут быть выполнены переменного сечения. То есть позволяет в пространстве между двигателем и крышей здания увеличить сечение переходника, запорного устройства и утилизатора тепла, тем самым уменьшив их высоту. Основные, тяжелые и массивные элементы выхлопа опускаются под крышу. Центр тяжести всей конструкции опускается ниже к фундаменту. Отпадает необходимость в горизонтальном газоходе, сокращается длина выхлопного тракта до утилизатора, уменьшается сопротивления выхлопа и занимаемая площадь.

За счет того что наиболее тяжелые элементы тракта опущены ближе к фундаментам внутрь здания, возросла устойчивость и появилась возможность размещения над крышей более высокой выхлопной трубы, и, несмотря на то, что в данной компоновке выхлоп расположен недалеко от воздухозаборной системы всасывания, исключается забор выхлопных газов на вход в двигатель.

За счет более высокого выхлопа уменьшается концентрация и влияние вредных выбросов на окружающую среду.

Размещение утилизатора тепла и запорного устройства внутри здания на более низкой высоте облегчает их обслуживание, а также повышает эффективность утилизатора за счет уменьшения теплопотерь.

Опоры и несущие конструкции размещены внутри здания на более низкой высоте и имеют меньшую металлоемкость.

Внеблоковое размещение систем маслообеспечения и маслоохлаждения внутри здания в непосредственной близости к обслуживаемым ими газотурбинному двигателю и центробежному компрессору сокращает длину коммуникаций маслопроводов, обеспечивает более удобный обзор и доступ к системам.

Совокупность известных признаков нова и позволяет создать такую компоновку здания и оборудования газоперекачиваюшей станции, которая обеспечит комфортные, безопасные условия труда для обслуживающего персонала при монтаже, текущем обслуживании, ремонте оборудования и модернизации. Это также позволяет снизить материалоемкость здания и оборудования, сроки монтажа и модернизации, снизить эксплуатационные затраты и улучшить экологию окружающей среды.

На фиг.1 и 2 изображены газоперекачивающая станция и взаиморасположение блоков и систем газоперекачивающего агрегата, где 1 - система воздухозаборная, 2 - система подогрева циклового воздуха, 3 - площадки обслуживания и лестницы, 4 - шумоглушитель всасывания, 5 - блок маслоохладителя двигателя, 6 - блок пожаротушения, 7 - камера всасывания, 8 - двигатель, 9 - шумоглушащий контейнер, 10 - переходник, 11 - запорное устройство, 12 - диффузор, 13 - утилизатор тепла, 14 - конфузор, 15 - труба выхлопная, 16 - погодный колпак, 17 - центробежный компрессор, 18 - система маслообеспечения компрессора, 19 - маслоохладитель компрессора, 20 - блок вентиляции контейнера двигателя, 21 - блок фильтров топливного и пускового газа, 22 - система маслообеспечения двигателя, 23 - блок автоматического управления технологическими процессами, 24 - кран-балка, 25 - здание, 26 - ворота воздухозаборной камеры.

В центре здания 25 расположен газотурбинный двигатель 8 в шумоглушащем контейнере 9. Со стороны входа газотурбинного двигателя 8 пристыкована направленная вертикально вверх проходящая через крышу воздухозаборная система с воздуховодом 1, камерой всасывания 7, расположенными в здании 25, и воздухоочистительным устройством с шумоглушителем 4, с площадками обслуживания и лестницами 3, установленными над крышей здания. К выходу газотурбинного двигателя 8, соединенного с центробежным компрессором 17, также вертикально пристыкован газовыхлопной тракт переменного сечения с переходником 10, запорным устройством 11, утилизатором тепла 13, расположенными в здании 25, и выхлопной трубой 15 с погодным колпаком 16, расположенными над крышей здания 25. Непосредственно к шумоглушащему контейнеру 9 двигателя 8 пристыкована камера всасывания 7 с возможностью закатки и выкатки через нее двигателя. Стена камеры всасывания 7, противолежащая входу газотурбинного двигателя 8, снабжена воротами 26, сечение которых больше сечения двигателя 8. Безблоковые системы маслообеспечения 18, маслоохладитель 19 размещены в здании, в непосредственной близости к центробежному компрессору. Точно так же, как и системы газотурбинного двигателя (на чертежах не показаны).

Изобретение относится к созданию газоперекачивающих станций с газотурбинными двигателями для эксплуатации преимущественно в сложных климатических условиях. Техническим результатом изобретения является компактность газоперекачивающей станции с наличием комфортных, безопасных условий труда для обслуживающего персонала при монтаже, текущем обслуживании, ремонте и модернизации газоперекачивающего оборудования, не ухудшающих экологию окружающей среды, а также снижение материалоемкости, сроков монтажа и модернизации, снижение эксплуатационных затрат. Газоперекачивающая станция расположена в одном здании, содержит систему воздухозаборную с воздухоочистительным устройством, воздуховодом и шумоглушителем, площадками обслуживания и лестницами, камерой всасывания; газовыхлопной тракт с запорным устройством, шумоглушителем и утилизатором тепла, газотурбинный двигатель с шумоглушащим контейнером, системой маслообеспечения, блоком маслоохладителя, блоком фильтров топливного и пускового газа, блоком пожаротушения и блоком вентиляции; центробежный компрессор с системой маслообеспечения и маслоохладителем; блок противопожарной системы, блок автоматического управления технологическими процессами, размещена в здании таким образом, что к входу газотурбинного двигателя пристыкована воздухозаборная система с камерой всасывания, воздуховодом с шумоглушителем, расположенными в здании, и воздухоочистительным устройством с площадками обслуживания и лестницами, установленным над крышей здания; к выходу газотурбинного двигателя, соединенному с центробежным компрессором, также вертикально пристыкован газовыхлопной тракт переменного сечения с переходником, запорным устройством, утилизатором тепла, расположенными в здании, и выхлопной трубой, расположенной над крышей здания; непосредственно к шумоглушащему контейнеру двигателя пристыкована камера всасывания с возможностью вкатки и выкатки через нее двигателя. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Газоперекачивающая станция, содержащая издание, систему воздухозаборную с воздухоочистительным устройством, воздуховодом и шумоглушителем, площадками обслуживания и лестницами, камерой всасывания; газовыхлопной тракт с запорным устройством, утилизатором тепла и выхлопной трубой; газотурбинный двигатель с шумоглушащим контейнером, системой маслообеспечения и маслоохладителем; центробежный компрессор с системой маслообеспечения и маслоохладителем; блоки фильтров топливного и пускового газа, противопожарной системы, вентиляции, автоматического управления технологическими процессами, отличающаяся тем, что со стороны входа газотурбинного двигателя установлена направленная вертикально вверх воздухозаборная система с камерой всасывания, воздуховодом с шумоглушителем, расположенными в здании, и воздухоочистительным устройством с площадками обслуживания и лестницами, установленными над крышей здания; к выходу газотурбинного двигателя, соединенного с центробежным компрессором, вертикально пристыкован газовыхлопной тракт переменного сечения с переходником, запорным устройством, утилизатором тепла, расположенными в здании, и выхлопной трубой, расположенной над крышей здания; непосредственно к шумоглушащему контейнеру двигателя пристыкована камера всасывания с возможностью закатки и выкатки через нее двигателя. 2. Газоперекачивающая станция по п.1, отличающаяся тем, что стена камеры всасывания, противолежащая входу газотурбинного двигателя, снабжена воротами, сечение которых больше сечения двигателя. 3. Газоперекачивающая станция по п.1, отличающаяся тем, что системы маслообеспечения и маслоохлаждения размещены в здании, каждая в непосредственной близости к обслуживаемым ими газотурбинному двигателю и центробежному компрессору. 4. Газоперекачивающая станция по п.1, отличающаяся тем, что выхлопные трубы в верхней части имеет погодный колпак для исключения попадания атмосферных осадков при неработающем агрегате. 5. Газоперекачивающая станция по п.1, отличающаяся тем, что в выхлопном тракте установлено запорное устройство, исключающее вытяжку воздуха из тракта газотурбинного двигателя и шумоглушащего контейнера при неработающем двигателе, а также при аварийном включении противопожарной системы двигателя и шумоглушащего контейнера.