КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ ГАЗОПРОВОДА Российский патент 2006 года по МПК F17D1/65 F04D25/00 

Изобретение относится к газовой промышленности, а именно к транспорту природного газа на значительные расстояния, и может быть использовано на компрессорных станциях, повышающих давление природного газа в ходе его транспортирования.

Известны различные компрессорные станции, содержащие газоперекачивающие аппараты, а также систему принудительного охлаждения газа, в качестве охлаждающего агента которой может быть использована вода (см., например, Эксплуатационнику магистральных газопроводов. Справочное пособие, Москва, Недра, 1987, с. 100 - 106).

Известна компрессорная станция, в которой в качестве охлаждающего агента в установке принудительного маслоснабжения использован природный газ магистрального газопровода (см., например, RU 2140016 C1, 20.10.1999).

Недостатками известной станции являются невысокая экономическая эффективность и усложнение конструкции, невысокая рентабельность из-за снижения скорости транспортировки газа.

Известны также различные компрессорные станции, в которых для охлаждения газа используют тепловые насосы (см., например, RU 2125212 C1, 20.10.1999).

Недостатком таких станций также является невысокая эффективность ввиду значительной материалоемкости установки для охлаждения транспортирования газа вследствие необходимости использования дополнительного испарителя, который устанавливают на магистральном газопроводе перед нагнетателем газоперекачивающего агрегата.

Использование теплового насоса с двумя испарителями хладагента в установке для охлаждения газа с автоматическим регулированием количества отбираемого от потока газа тепла как на входе, так и на выходе нагнетателя газоперекачивающего агрегата, уменьшая мощность, потребляемую на компримирование газа, приводит к дополнительным трудо- и материалозатратам, что снижает эффективность компрессорной станции в целом.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является компрессорная станция, в которой для охлаждения транспортируемого газа использованы аппараты воздушного охлаждения газа (АВО), имеющие целый ряд преимуществ перед другими типами теплообменных аппаратов: они надежны в эксплуатации, экологически чисты, достаточно просто подключаются к обвязке компрессорной станции. Применяемые на компрессорных станциях АВО газа за счет высоких численных значений коэффициентов оребрения (примерно 8 - 20), характеризующих отношение площади наружной поверхности к площади поверхности гладких труб, имеют весьма развитые наружные поверхности теплообмена (см. также Козаченко А.Н. и др.. Энергетика трубопроводного транспорта газа, ГУП Издательство и «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, Москва, 2001, с. 135 - 143).

Однако в известных конструкциях компрессорных станциях с использованием АВО недостаточно оптимизированы параметры пучка оребренных труб теплообменной секции АВО газа, что приводит к повышению материалоемкости пучка и самой теплообменной секции и как следствие снижает экономическую эффективность компрессорной станции в целом.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы компрессорной станции при одновременном снижении трудо- и материалозатрат и обеспечении высоких показателей теплообмена, а также надежности работы и долговечности эксплуатации.

Задача решается за счет того, что компрессорная станция газопровода согласно изобретению включает газоперекачивающие агрегаты, преимущественно с полнонапорными нагнетателями, параллельно подключенные технологическими трубопроводами коллекторной обвязки на входе к системе подготовки, по крайней мере, технологического газа и на выходе - к установке охлаждения технологического газа и через запорную арматуру, подводящий и отводящий трубопроводы - к магистральному газопроводу, причем установка охлаждения технологического газа оснащена не менее чем одним преимущественно состоящим не менее чем из двух теплообменных секций аппаратом воздушного охлаждения газа, каждая теплообменная секция которого включает работающий под давлением сосуд для газа, выполненный в виде многорядного одноходового пучка оребренных труб, расположенных в пучке со смещением в каждом ряду относительно труб в смежных рядах, а ряды труб отделены друг от друга дистанцирующими элементами, выполненными в виде складчатых пластин с чередующимися по длине пластины выпуклыми и вогнутыми участками, образующими опорные площадки под трубы смежных по высоте пучка рядов, причем конфигурация складчатого дистанцирующего элемента принята такой, что экстремальные поперечные линии верхних вогнутых участков размещены относительно условной плоскости, проходящей через соответствующие экстремальные поперечные линии нижних вогнутых участков элемента, в высотном диапазоне величин: от превышения над этой плоскостью на γ₁-часть толщины Δ дистанцирующего элемента до расположения ниже упомянутой плоскости на величину γ₂≤0,11d, а шаг n складок по длине дистанцирующего элемента составляет n=(1,01÷1,75)d, где d - диаметр оребрения по внешнему контуру ребер труб.

Узел подключения параллельной коллекторной обвязки может содержать охранный, обводной, входной краны, причем за входным краном размещена установка очистки, которая через соответствующий трубопровод подсоединена к входу центробежных полнонапорных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов, которые через выходной кран и трубопроводы подсоединены к аппарату воздушного охлаждения газа, который также через выходной и охранный краны и трубопроводы подсоединен к магистральному газопроводу, при этом обводной кран выполнен диаметром, меньшим диаметра входного крана, а условные диаметры трубопроводов выполнены последовательно уменьшающимися от узла подключения до входа центробежных нагнетателей, а после центробежных нагнетателей, по крайней мере, после их выходных кранов - увеличивающимися до диаметра трубопровода, через который газ поступает в аппарат воздушного охлаждения газа и после выхода из него в магистральный газопровод.

Обвязка может быть снабжена комплексной газодинамической защитой, выполненной в виде системы обратных клапанов и свечных кранов, причем обратные клапаны установлены на выходных газопроводах каждого газоперекачивающего агрегата и дополнительно на выходном шлейфе технологического газопровода компрессорной станции, а свечные краны установлены в количестве, превышающем, по крайней мере, на один число обратных клапанов, и размещены по ходу газового потока, первый - в зоне установки входного крана с возможностью работы свечи при любом сочетании положений входного и/или резервного входного кранов, а остальные свечные краны подсоединены к технологическим трубопроводам обвязки преимущественно перед обратными клапанами по ходу газового потока.

Обвязка может быть снабжена двумя перемычками с кранами, одна из которых является внешней и подсоединена к входному трубопроводу до входного крана и к выходному трубопроводу после выходного крана и предназначена для транзитного пропуска газа по магистральному газопроводу при отключении компрессорной станции, а вторая внутренняя перемычка, технологически параллельная первой, подсоединена на входе и на выходе соответственно после входного крана и перед выходным краном, предназначена для выравнивания давлений в технологических трубопроводах станции и для обеспечения работы станции в режиме «станционное кольцо», при этом площадь пропускного сечения трубопровода второй перемычки принята меньшей площади пропускного сечения трубопровода внешней перемычки в 2,5 - 7,0 раз.

Площадь пропускного сечения крана, установленного на внутренней перемычке, может быть составлена 0,075-0,25 площади пропускного сечения трубопровода этой перемычки.

По крайней мере, часть газоперекачивающих агрегатов могут быть выполнены с приводом центробежного нагнетателя от газовой турбины.

По крайней мере, один газоперекачивающий агрегат может быть выполнен в виде стационарной установки, преимущественно типа ГТ-6-750 или ГТК-16 производства Уральского моторного завода, либо ГТ-700-5, или ГТ-700-6, или ГТК-10, или ГТК-10-2, или ГТК-10-4 производства Невского завода.

По крайней мере, один газоперекачивающий агрегат может быть выполнен с газотурбинным приводом центробежного нагнетателя, содержащим газовую авиационную турбину, реконструированную для использования в газоперекачивающих агрегатах, например ГПА-Ц-6,3 или ГПА-Ц-6,3А, или ГПА-Ц-6,3А преимущественно с двигателем марки Д-336, или ГПА-Ц-6,3Б преимущественно с двигателем марки Д-336 или НК-14СТ, или ГП-Ц-16, или ГП-Ц-16Л преимущественно с двигателем марки АЛ-31СТ, или ГПА-Ц-16А преимущественно с двигателем марки НК-38СТ, или ГПА-Ц-25, преимущественно с двигателем марки НК-36СТ.

По крайней мере, один газоперекачивающий агрегат может быть выполнен с газотурбинным приводом центробежного нагнетателя в виде судовой газотурбинной установки, например, по типу ГПА-2,5 преимущественно с двигателем марки ГТГ-2,5 или ГПУ-6 преимущественно с двигателем марки ДТ-71, или ГПУ-10А преимущественно с двигателем марки ДН-70, или ГПА-Ц-16С преимущественно с двигателем марки ДГ-90, либо ГПУ-25 преимущественно с двигателем типа ДН-80.

По крайней мере, часть газоперекачивающих агрегатов может быть выполнена преимущественно типа СТМ-4000 либо СТД, либо СТД-12,5.

По крайней мере, один газоперекачивающий агрегат может быть выполнен электроприводным типа A3-4500-1500 либо СГД-12,5.

По крайней мере, часть газоперекачивающих агрегатов может быть снабжена газомотокомпрессорными установками с поршневыми агрегатами, преимущественно типа 10ГК либо 10ГКМ, либо 10ГКН, либо 10ГКНА.

По крайней мере, один газоперекачивающий агрегат может быть выполнен с полнонапорным центробежным нагнетателем газа со степенью сжатия от 1,45 до 1,51 предпочтительно типа Н-196-1,45, или 650-21-1, или 820-21-1, либо типа нагнетателей фирмы Купер-Бессемер марок 280-30, или 2ВВ-30, либо нагнетателей фирмы Нуово-Пиньони марок PCL-802/24 либо PCL-1001-40.

По крайней мере, часть газоперекачивающих агрегатов может быть снабжена устанавливаемым преимущественно непосредственно за газотурбинной установкой в зоне выхода отработанных горячих газов рекуператором для утилизации теплоты уходящих газов с подогревом воздуха, подаваемого в турбину.

Рекуператор может быть выполнен в виде регенеративного воздухоподогревателя, преимущественно в виде моноблока с корпусом цилиндроконической формы, по крайней мере, в пределах большей части его длины.

Рекуператор может быть выполнен в виде регенеративного воздухоподогревателя блочного типа предпочтительно секционно-блочным и сообщен с выходной частью газотурбинной установки и с атмосферой газоходом с диффузором на участке подачи горячих газов в теплообменную зону регенеративного воздухоподогревателя и конфузором на выходе из него.

Система подготовки технологического, а также пускового и/или топливного, и/или импульсного газа может содержать, по крайней мере, один пылеуловитель циклонного типа.

Система подготовки технологического, а также пускового и/или топливного, и/или импульсного газа может содержать, по крайней мере, один фильтр-сепаратор, установленный последовательно по ходу газа после циклонного пылеуловителя, или системы циклонных пылеуловителей, причем фильтр-сепаратор включает не менее двух имеющих сменные фильтры технологических секций - фильтрующей, предназначенной для коагуляции жидких и задержания механических частиц, и секции сепарации, предназначенной для завершения очистки газа от влаги, а также содержит конденсатосборник, систему обогрева, преимущественно электрического, по крайней мере, нижней части фильтр-сепаратора и оборудован контрольно-измерительной аппаратурой.

Каждая теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения газа может быть выполнена горизонтального типа.

Теплообменные секции аппарата воздушного охлаждения газа могут быть установлены с образованием скатов.

Многорядный пучок оребренных труб каждой теплообменной секции аппарата воздушного охлаждения газа может быть сообщен через камеры входа и выхода газа и коллекторы подвода и отвода газа с технологическими трубопроводами станции, при этом многорядный пучок труб секции содержит от двух до четырнадцати рядов.

Каждая теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения газа может включать сосуд для внешней охлаждающей среды с продольными боковыми стенами, поперечными торцевыми стенами, образованными камерами входа и выхода внутритрубной среды, и днищем, образованным корпусами диффузоров вентиляторов, которые установлены под теплообменными секциями, при этом под каждой секцией установлено от одного до шести вентиляторов, причем каждый из вентиляторов размещен в аэродинамическом защитном кожухе, содержащем диффузор и коллектор плавного входа, при этом коллектор плавного входа выполнен в продольном сечении переменной кривизны с конфигурацией, по крайней мере, со стороны внутренней поверхности, например по лемнискате, и преимущественно круглым в плане, причем входное устье кожуха в зоне перехода коллектора в диффузор выполнено диаметром, составляющим 0,6 - 0,95 ширины теплообменной секции, а диффузор кожуха каждого из вентиляторов выполнен в своей верхней части в зоне примыкания к элементам каркаса теплообменной секции с конфигурацией контура выходной кромки, обеспечивающей возможность присоединения к соответствующим элементам контура каркаса секции, а вентиляторы выполнены преимущественно двух- или трехлопастными и с регулируемым изменением угла поворота лопастей, с приводом колеса вентилятора преимущественно прямым, безредукторным от тихоходного электродвигателя, его мощностью, составляющей предпочтительно 2,5 - 12,0 кВт и номинальной частотой вращения предпочтительно 290 - 620 мин^-1.

Компрессорная станция может быть обустроена системой аппаратов воздушного охлаждения газа, образующих конструктивный комплекс объединенных, по крайней мере, в одно поле аппаратов воздушного охлаждения газа - «поле АВО».

Компрессорная станция может быть выполнена с опорными конструкциями, объединенными в общий пространственный блок в пределах «поля АВО», в том числе с возможностью частичного опирания опорной конструкции каждого последующего аппарата воздушного охлаждения газа на опорную конструкцию предыдущего.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении эффективности компрессорной станции, снижении трудо- и материалозатрат при обеспечении высоких показателей теплообмена и надежности работы за счет оптимизации параметров пучка теплообменных оребренных труб, используемого в составе компрессорной станции аппарата воздушного охлаждения газа, выражающейся в оптимальном размещении труб в пучке вследствие примененной в изобретении конструкции складчатых дистанцирующих элементов, параметры которых обеспечивают возможность оптимизации также и самой теплообменной секции за счет более плотного расположения оребренных труб в пучке при одновременном обеспечении высоких показателей теплообмена, надежности и долговечности работы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображен пучок оребренных труб АВО газа с разделяющими его ряды дистанцирующими элементами;

на фиг.2 - узел А на фиг.1, отображающий расположение оребренных теплообменных труб в ряду пучка;

на фиг.3 - дистанцирующий элемент, вариант с расположением опорных площадок под трубы в верхних вогнутых участках с превышением над условной плоскостью на величину γ₁;

на фиг.4 - дистанцирующий элемент, вариант с расположением опорных площадок под трубы в верхних вогнутых участках ниже условной плоскости на величину γ₂.

Компрессорная станция газопровода включает газоперекачивающие агрегаты (на чертежах не показано) преимущественно с полнонапорными нагнетателями, параллельно подключенные технологическими трубопроводами коллекторной обвязки (на чертежах не показано) на входе к системе подготовки, по крайней мере, технологического газа и на выходе - к установке охлаждения технологического газа и через запорную арматуру (на чертежах не показано), подводящий и отводящий трубопроводы (на чертежах не показано) - к магистральному газопроводу (на чертежах не показано). Установка охлаждения технологического газа оснащена не менее чем одним преимущественно состоящим не менее чем из двух теплообменных секций 1 аппаратом воздушного охлаждения газа (на чертежах не показано). Каждая теплообменная секция 1 включает работающий под давлением сосуд для газа, выполненный в виде многорядного одноходового пучка оребренных труб 2, расположенных в пучке со смещением в каждом ряду 3 относительно труб 2 в смежных рядах 3. Ряды 3 труб 2 отделены друг от друга дистанцирующими элементами 4, выполненными в виде складчатых пластин 5 с чередующимися по длине пластины 5 выпуклыми 6 и вогнутыми 7 участками, образующими опорные площадки 8 под трубы 2 смежных по высоте пучка рядов 3. Конфигурация складчатого дистанцирующего элемента 4 принята такой, что экстремальные поперечные линии верхних вогнутых 7 участков размещены относительно условной плоскости 9, проходящей через соответствующие экстремальные поперечные линии нижних вогнутых участков 7 элемента, в высотном диапазоне величин: от превышения над этой плоскостью на γ₁-часть толщины Δ дистанцирующего элемента 4 до расположения ниже упомянутой плоскости 9 на величину γ₂≤0,11d, а шаг n складок по длине дистанцирующего элемента 4 составляет n=(1,01÷1,75)d, где d - диаметр оребрения 10 по внешнему контуру ребер труб 2.

Узел подключения параллельной коллекторной обвязки содержит охранный, обводной, входной краны (на чертежах не показано). За входным краном (на чертежах не показано) размещена установка очистки, которая через соответствующий трубопровод подсоединена к входу центробежных полнонапорных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов (на чертежах не показано), которые через выходной кран (на чертежах не показано) и трубопроводы подсоединены к аппарату воздушного охлаждения газа (на чертежах не показано), который также через выходной и охранный краны (на чертежах не показано) и трубопроводы подсоединен к магистральному газопроводу (на чертежах не показано). Обводной кран (на чертежах не показано) выполнен диаметром меньшим диаметра входного крана (на чертежах не показано), а условные диаметры трубопроводов выполнены последовательно уменьшающимися от узла подключения до входа центробежных нагнетателей, а после центробежных нагнетателей, по крайней мере, после их выходных кранов - увеличивающимися до диаметра трубопровода, через который газ поступает в аппарат воздушного охлаждения газа и после выхода из него в магистральный газопровод.

Обвязка снабжена комплексной газодинамической защитой, выполненной в виде системы обратных клапанов (на чертежах не показано) и свечных кранов (на чертежах не показано). Обратные клапаны (на чертежах не показано) установлены на выходных газопроводах каждого газоперекачивающего агрегата (на чертежах не показано) и дополнительно на выходном шлейфе технологического газопровода компрессорной станции (на чертежах не показано). Свечные краны (на чертежах не показано) установлены в количестве, превышающем, по крайней мере, на один число обратных клапанов и размещены по ходу газового потока, первый - в зоне установки входного крана с возможностью работы свечи при любом сочетании положений входного и/или резервного входного кранов, а остальные свечные краны подсоединены к технологическим трубопроводам обвязки преимущественно перед обратными клапанами по ходу газового потока.

Обвязка снабжена двумя перемычками с кранами (на чертежах не показано), одна из которых является внешней и подсоединена к входному трубопроводу до входного крана (на чертежах не показано) и к выходному трубопроводу после выходного крана (на чертежах не показано) и предназначена для транзитного пропуска газа по магистральному газопроводу при отключении компрессорной станции (на чертежах не показано). Вторая внутренняя перемычка, технологически параллельная первой, подсоединена на входе и на выходе соответственно после входного крана (на чертежах не показано) и перед выходным краном (на чертежах не показано), предназначена для выравнивания давлений в технологических трубопроводах станции и для обеспечения работы станции в режиме «станционное кольцо», при этом площадь пропускного сечения трубопровода второй перемычки принята меньшей площади пропускного сечения трубопровода внешней перемычки в 2,5-7,0 раз.

Площадь пропускного сечения крана, установленного на внутренней перемычке, составляет 0,075-0,25 площади пропускного сечения трубопровода этой перемычки.

По крайней мере, часть газоперекачивающих агрегатов (на чертежах не показано) может быть выполнена с приводом центробежного нагнетателя от газовой турбины.

По крайней мере, один газоперекачивающий агрегат (на чертежах не показано) может быть выполнен в виде стационарной установки, преимущественно типа ГТ-6-750 или ГТК-16 производства Уральского моторного завода, либо ГТ-700-5, или ГТ-700-6, или ГТК-10, или ГТК-10-2, или ГТК-10-4 производства Невского завода.

По крайней мере, один газоперекачивающий агрегат может быть выполнен с газотурбинным приводом центробежного нагнетателя (на чертежах не показано), содержащим газовую авиационную турбину, реконструированную для использования в газоперекачивающих агрегатах, например ГПА-Ц-6,3 или ГПА-Ц-6,3А, или ГПА-Ц-6,3А преимущественно с двигателем марки Д-336, или ГПА-Ц-6,3Б преимущественно с двигателем марки Д-336 или НК-14СТ, или ГП-Ц-16, или ГП-Ц-16Л преимущественно с двигателем марки АЛ-31СТ, или ГПА-Ц-16А преимущественно с двигателем марки НК-38СТ, или ГПА-Ц-25, преимущественно с двигателем марки НК-36СТ.

По крайней мере, один газоперекачивающий агрегат (на чертежах не показано) может быть выполнен с газотурбинным приводом центробежного нагнетателя в виде судовой газотурбинной установки, например, по типу ГПА-2,5 преимущественно с двигателем марки ГТГ-2,5 или ГПУ-6 преимущественно с двигателем марки ДТ-71, или ГПУ-10А преимущественно с двигателем марки ДН-70, или ГПА-Ц-16С преимущественно с двигателем марки ДГ-90, либо ГПУ-25 преимущественно с двигателем типа ДН-80.

По крайней мере, часть газоперекачивающих агрегатов (на чертежах не показано) может быть выполнена преимущественно типа СТМ-4000 либо СТД, либо СТД-12,5.

По крайней мере, один газоперекачивающий агрегат (на чертежах не показано) может быть выполнен электроприводным типа А3-4500-1500 либо СГД-12,5.

По крайней мере, часть газоперекачивающих агрегатов могут быть снабжены газомотокомпрессорными установками (на чертежах не показано) с поршневыми агрегатами, преимущественно типа 10ГК либо 10ГКМ, либо 10ГКН, либо 10ГКНА.

По крайней мере, один газоперекачивающий агрегат (на чертежах не показано) может быть выполнен с полнонапорным центробежным нагнетателем газа со степенью сжатия от 1,45 до 1,51 предпочтительно типа Н-196-1,45, или 650-21-1, или 820-21-1, либо типа нагнетателей фирмы Купер-Бессемер марок 280-30, или 2ВВ-30, либо нагнетателей фирмы Нуово-Пиньони марок PCL-802/24 либо PCL-1001-40.

По крайней мере, часть газоперекачивающих агрегатов (на чертежах не показано) снабжена устанавливаемым преимущественно непосредственно за газотурбинной установкой в зоне выхода отработанных горячих газов рекуператором для утилизации теплоты уходящих газов с подогревом воздуха, подаваемого в турбину.

Рекуператор (на чертежах не показано) выполнен в виде регенеративного воздухоподогревателя (на чертежах не показано), преимущественно в виде моноблока с корпусом цилиндроконической формы, по крайней мере, в пределах большей части его длины.

Рекуператор (на чертежах не показано) может быть выполнен в виде регенеративного воздухоподогревателя блочного типа предпочтительно секционно-блочным и сообщен с выходной частью газотурбинной установки и с атмосферой газоходом с диффузором на участке подачи горячих газов в теплообменную зону регенеративного воздухоподогревателя и конфузором на выходе из него.

Система подготовки технологического, а также пускового и/или топливного, и/или импульсного газа может содержать, по крайней мере, один пылеуловитель (на чертежах не показано) циклонного типа.

Система подготовки технологического, а также пускового, и/или топливного, и/или импульсного газа может содержать, по крайней мере, один фильтр-сепаратор (на чертежах не показано), установленный последовательно по ходу газа после циклонного пылеуловителя или системы циклонных пылеуловителей. Фильтр-сепаратор включает не менее двух имеющих сменные фильтры технологических секций - фильтрующей, предназначенной для коагуляции жидких и задержания механических частиц, и секции сепарации, предназначенной для завершения очистки газа от влаги, а также содержит конденсатосборник, систему обогрева, преимущественно электрического, по крайней мере, нижней части фильтр-сепаратора и оборудован контрольно-измерительной аппаратурой.

Каждая теплообменная секция 1 аппарата воздушного охлаждения газа (на чертежах не показано) могут быть может быть выполнена горизонтального типа.

Теплообменные секции 1 аппарата воздушного охлаждения газа (на чертежах не показано) установлены с образованием скатов.

Многорядный пучок оребренных труб 2 каждой теплообменной секции 1 аппарата воздушного охлаждения газа сообщен через камеры входа и выхода газа (на чертежах не показано) и коллекторы подвода и отвода (на чертежах не показано) газа с технологическими трубопроводами станции, при этом многорядный пучок труб 2 секции 1 содержит от двух до четырнадцати рядов 3.

Каждая теплообменная секция 1 аппарата воздушного охлаждения газа включает сосуд (на чертежах не показано) для внешней охлаждающей среды с продольными боковыми стенами, поперечными торцевыми стенами, образованными камерами входа и выхода (на чертежах не показано) внутритрубной среды и днищем, образованным корпусами диффузоров вентиляторов (на чертежах не показано), которые установлены под теплообменными секциями 1. Под каждой секцией 1 установлено от одного до шести вентиляторов (на чертежах не показано). Каждый вентилятор (на чертежах не показано) размещен в аэродинамическом защитном кожухе, содержащем диффузор и коллектор плавного входа (на чертежах не показано). Коллектор плавного входа (на чертежах не показано) выполнен в продольном сечении переменной кривизны с конфигурацией, по крайней мере, со стороны внутренней поверхности, например по лемнискате, и преимущественно круглым в плане, причем входное устье кожуха в зоне перехода коллектора в диффузор выполнено диаметром, составляющим 0,6 - 0,95 ширины теплообменной секции. Диффузор (на чертежах не показано) кожуха каждого из вентилятора выполнен в своей верхней части в зоне примыкания к элементам каркаса теплообменной секции 1 с конфигурацией контура выходной кромки, обеспечивающей возможность присоединения к соответствующим элементам контура каркаса секции. Вентиляторы выполнены преимущественно двух- или трехлопастными и с регулируемым изменением угла поворота лопастей, с приводом колеса вентилятора преимущественно прямым, безредукторным от тихоходного электродвигателя, его мощностью, составляющей предпочтительно 2,5 - 12,0 кВт и номинальной частотой вращения предпочтительно 290 - 620 мин^-1.

Компрессорная станция (на чертежах не показано) может быть обустроена системой аппаратов воздушного охлаждения газа, образующих конструктивный комплекс объединенных, по крайней мере, в одно поле аппаратов воздушного охлаждения газа - «поле АВО» (на чертежах не показано).

При этом компрессорная станция (на чертежах не показано) может быть выполнена с опорными конструкциями, объединенными в общий пространственный блок в пределах «поля АВО», в том числе с возможностью частичного опирания опорной конструкции каждого последующего аппарата воздушного охлаждения газа на опорную конструкцию предыдущего.

Компрессорная станция газопровода работает следующим образом.

При движении газа из-за разного рода гидравлических сопротивлений по длине трубопровода происходит падение его давления, что приводит к снижению пропускной способности газопровода. Поэтому транспортировать газ в достаточном количестве и на большие расстояния только за счет естественного пластового давления нельзя. Компрессорные станции используют для поддержания заданного расхода транспортируемого газа и обеспечения его оптимального давления в трубопроводе.

При добыче и транспортировке природного газа в нем практически всегда содержатся различного рода примеси: песок, сварной шлам, конденсат тяжелых углеводородов, вода, масло и т.д. Основным источником загрязнения природного газа является призабойная зона скважины, постепенно разрушающаяся и загрязняющая газ, поэтому перед подачей газа в газоперекачивающие агрегаты, входящие в состав компрессорной станции, газ на входе проходит через систему подготовки, которая в зависимости от конкретных условий содержит различные очистные конструкции, например циклонные пылеуловители, фильтры-сепараторы и т.д. Энергоемкость транспорта природных газов в основном определяется энергоемкостью процесса перемещения газа по трубопроводу. Для снижения этих энергозатрат необходимо снижать температуру транспортируемого газа, повышать его давление и охлаждать газ после его компримирования. Так, при охлаждении газа в газопроводе, например от 50 - 55°С до 25 - 30°С, пропускную способность газопровода можно увеличить на 4 - 5%. Газ поступает в установку охлаждения, оснащенную не менее чем одним преимущественно состоящим не менее чем из двух теплообменных секций аппаратом воздушного охлаждения газа. Проходя по многорядному одноходовому пучку оребренных труб, выполненных в соответствии с разработанным изобретением, газ под действием подаваемого снизу вентиляторами воздуха охлаждается. Учитывая, что аппарат воздушного охлаждения газа является одним из основных и необходимых технологических узлов компрессорной станции, очевидно, что эффективность охлаждения газа является определяющей для эффективности работы компрессорной станции в целом, в соответствии с чем оптимизация размещения теплообменных оребренных труб в пучке за счет использования примененной в изобретении конструкции складчатых дистанцирующих элементов, обеспечивая повышение эффективности процесса охлаждения газа, обеспечивает эффективность компрессорной станции в целом.

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано на компрессорных станциях, повышающих давление природного газа в ходе его транспортирования. Компрессорная станция газопровода характеризуется тем, что она включает газоперекачивающие агрегаты преимущественно с полнонапорными нагнетателями, параллельно подключенные технологическими трубопроводами коллекторной обвязки на входе к системе подготовки, по крайней мере, технологического газа и на выходе - к установке охлаждения технологического газа и через запорную арматуру, подводящий и отводящий трубопроводы к магистральному газопроводу, причем установка охлаждения технологического газа оснащена не менее чем одним преимущественно состоящим не менее чем из двух теплообменных секций аппаратом воздушного охлаждения газа, каждая теплообменная секция которого включает работающий под давлением сосуд для газа, выполненный в виде многорядного одноходового пучка оребренных труб, расположенных в пучке со смещением в каждом ряду относительно труб в смежных рядах, а ряды труб отделены друг от друга дистанцирующими элементами, выполненными в виде складчатых пластин с чередующимися по длине пластины выпуклыми и вогнутыми участками, образующими опорные площадки под трубы смежных по высоте пучка рядов, причем конфигурация складчатого дистанцирующего элемента принята такой, что экстремальные поперечные линии верхних вогнутых участков размещены относительно условной плоскости, проходящей через соответствующие экстремальные поперечные линии нижних вогнутых участков элемента, в высотном диапазоне величин: от превышения над этой плоскостью на γ₁-часть толщины Δ дистанцирующего элемента до расположения ниже упомянутой плоскости на величину γ₂≤0,11d, а шаг n складок по длине дистанцирующего элемента составляет n=(1,01-1,75)d, где d - диаметр оребрения по внешнему контуру ребер труб. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении эффективности компрессорной станции, снижении трудо- и материалозатрат при обеспечении высоких показателей теплообмена и надежности работы за счет оптимизации параметров пучка теплообменных оребренных труб, используемого в составе компрессорной станции аппарата воздушного охлаждения газа, выражающейся в оптимальном размещении труб в пучке вследствие примененной в изобретении конструкции складчатых дистанцирующих элементов, параметры которых обеспечивают возможность оптимизации также и самой теплообменной секции за счет более плотного расположения оребренных труб в пучке при одновременном обеспечении высоких показателей теплообмена, надежности и долговечности работы. 23 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Компрессорная станция газопровода, характеризующаяся тем, что она включает газоперекачивающие агрегаты, преимущественно с полнонапорными нагнетателями, параллельно подключенные технологическими трубопроводами коллекторной обвязки на входе к системе подготовки, по крайней мере, технологического газа и на выходе - к установке охлаждения технологического газа и через запорную арматуру, подводящий и отводящий трубопроводы - к магистральному газопроводу, причем установка охлаждения технологического газа оснащена не менее чем одним, преимущественно состоящим не менее чем из двух теплообменных секций, аппаратом воздушного охлаждения газа, каждая теплообменная секция которого включает работающий под давлением сосуд для газа, выполненный в виде многорядного одноходового пучка оребренных труб, расположенных в пучке со смещением в каждом ряду относительно труб в смежных рядах, а ряды труб отделены друг от друга дистанцирующими элементами, выполненными в виде складчатых пластин с чередующимися по длине пластины выпуклыми и вогнутыми участками, образующими опорные площадки под трубы смежных по высоте пучка рядов, причем конфигурация складчатого дистанцирующего элемента принята такой, что экстремальные поперечные линии верхних вогнутых участков размещены относительно условной плоскости, проходящей через соответствующие экстремальные поперечные линии нижних вогнутых участков элемента, в высотном диапазоне величин: от превышения над этой плоскостью на γ₁ - часть толщины Δ дистанцирующего элемента до расположения ниже упомянутой плоскости на величину γ₂≤0,11d, а шаг n складок по длине дистанцирующего элемента составляет n=(1,01-1,75)d, где d - диаметр оребрения по внешнему контуру ребер труб.2. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что узел подключения параллельной коллекторной обвязки содержит охранный, обводной, входной краны, причем за входным краном размещена установка очистки, которая через соответствующий трубопровод подсоединена к входу центробежных полнонапорных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов, которые через выходной кран и трубопроводы подсоединены к аппарату воздушного охлаждения газа, который также через выходной и охранный краны и трубопроводы подсоединен к магистральному газопроводу, при этом обводной кран выполнен диаметром, меньшим диаметра входного крана, а условные диаметры трубопроводов выполнены последовательно уменьшающимися от узла подключения до входа центробежных нагнетателей, а после центробежных нагнетателей, по крайней мере, после их выходных кранов - увеличивающимися до диаметра трубопровода, через который газ поступает в аппарат воздушного охлаждения газа и после выхода из него в магистральный газопровод.3. Компрессорная станция по п.2, отличающаяся тем, что обвязка снабжена комплексной газодинамической защитой, выполненной в виде системы обратных клапанов и свечных кранов, причем обратные клапаны установлены на выходных газопроводах каждого газоперекачивающего агрегата и дополнительно на выходном шлейфе технологического газопровода компрессорной станции, а свечные краны установлены в количестве, превышающем, по крайней мере, на один число обратных клапанов и размещены по ходу газового потока, первый - в зоне установки входного крана с возможностью работы свечи при любом сочетании положений входного и/или резервного входного кранов, а остальные свечные краны подсоединены к технологическим трубопроводам обвязки преимущественно перед обратными клапанами по ходу газового потока.4. Компрессорная станция по п.2, отличающаяся тем, что обвязка снабжена двумя перемычками с кранами, одна из которых является внешней и подсоединена к входному трубопроводу до входного крана и к выходному трубопроводу после выходного крана и предназначена для транзитного пропуска газа по магистральному газопроводу при отключении компрессорной станции, а вторая внутренняя перемычка, технологически параллельная первой, подсоединена на входе и на выходе соответственно после входного крана и перед выходным краном, предназначена для выравнивания давлений в технологических трубопроводах станции и для обеспечения работы станции в режиме «станционное кольцо», при этом площадь пропускного сечения трубопровода второй перемычки принята меньшей площади пропускного сечения трубопровода внешней перемычки в 2,5-7,0 раз.5. Компрессорная станция по п.4, отличающаяся тем, что площадь пропускного сечения крана, установленного на внутренней перемычке, составляет 0,075-0,25 площади пропускного сечения трубопровода этой перемычки.6. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, часть газоперекачивающих агрегатов выполнены с приводом центробежного нагнетателя от газовой турбины.7. Компрессорная станция по п.6, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один газоперекачивающий агрегат выполнен в виде стационарной установки.8. Компрессорная станция по п.6, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один газоперекачивающий агрегат выполнен с газотурбинным приводом центробежного нагнетателя, содержащим газовую авиационную турбину, реконструированную для использования в газоперекачивающих агрегатах.9. Компрессорная станция по п.6, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один газоперекачивающий агрегат выполнен с газотурбинным приводом центробежного нагнетателя в виде судовой газотурбинной установки.10. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, часть газоперекачивающих агрегатов выполнены преимущественно типа СТМ-4000, либо СТД, либо СТД-12,5.11. Компрессорная станция по п.10, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один газоперекачивающий агрегат выполнен электроприводным типа А3-4500-1500 либо СГД-12,5.12. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, часть газоперекачивающих агрегатов снабжены газомотокомпрессорными установками с поршневыми агрегатами.13. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один газоперекачивающий агрегат выполнен с полнонапорным центробежным нагнетателем газа со степенью сжатия от 1,45 до 1,51.14. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, часть газоперекачивающих агрегатов снабжена устанавливаемым преимущественно непосредственно за газотурбинной установкой в зоне выхода отработанных горячих газов рекуператором для утилизации теплоты уходящих газов с подогревом воздуха, подаваемого в турбину.15. Компрессорная станция по п.14, отличающаяся тем, что рекуператор выполнен в виде регенеративного воздухоподогревателя, преимущественно в виде моноблока с корпусом цилиндроконической формы, по крайней мере, в пределах большей части его длины.16. Компрессорная станция по п.14, отличающаяся тем, что рекуператор выполнен в виде регенеративного воздухоподогревателя блочного типа предпочтительно секционно-блочным и сообщен с выходной частью газотурбинной установки и с атмосферой газоходом с диффузором на участке подачи горячих газов в теплообменную зону регенеративного воздухоподогревателя и конфузором на выходе из него.17. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что система подготовки газа содержит, по крайней мере, один пылеуловитель циклонного типа.18. Компрессорная станция по п.17, отличающаяся тем, что система подготовки газа содержит, по крайней мере, один фильтр-сепаратор, установленный последовательно по ходу газа после циклонного пылеуловителя или системы циклонных пылеуловителей, причем фильтр-сепаратор включает не менее двух имеющих сменные фильтры технологических секций - фильтрующей, предназначенной для коагуляции жидких и задержания механических частиц, и секции сепарации, предназначенной для завершения очистки газа от влаги, а также содержит конденсатосборник, систему обогрева, преимущественно электрического, по крайней мере, нижней части фильтр-сепаратора и оборудован контрольно-измерительной аппаратурой.19. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что каждая теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения газа выполнена горизонтального типа.20. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что теплообменные секции аппарата воздушного охлаждения газа установлены с образованием скатов.21. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что многорядный пучок оребренных труб каждой теплообменной секции аппарата воздушного охлаждения газа сообщен через камеры входа и выхода газа и коллекторы подвода и отвода газа с технологическими трубопроводами станции, при этом многорядный пучок труб секции содержит от двух до четырнадцати рядов.22. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что каждая теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения газа включает сосуд для внешней охлаждающей среды с продольными боковыми стенами, поперечными торцевыми стенами, образованными камерами входа и выхода внутритрубной среды и днищем, образованным корпусами диффузоров вентиляторов, которые установлены под теплообменными секциями, при этом под каждой секцией установлено от одного до шести вентиляторов, причем каждый вентилятор размещен в аэродинамическом защитном кожухе, содержащем диффузор и коллектор плавного входа, при этом коллектор плавного входа выполнен в продольном сечении переменной кривизны с конфигурацией, по крайней мере, со стороны внутренней поверхности, например, по лемнискате и преимущественно круглым в плане, причем входное устье кожуха в зоне перехода коллектора в диффузор выполнено диаметром, составляющим 0,6-0,95 ширины теплообменной секции, а диффузор кожуха каждого вентилятора выполнен в своей верхней части в зоне примыкания к элементам каркаса теплообменной секции с конфигурацией контура выходной кромки, обеспечивающей возможность присоединения к соответствующим элементам контура каркаса секции, а вентиляторы выполнены преимущественно двух - или трехлопастными и с регулируемым изменением угла поворота лопастей, с приводом колеса вентилятора преимущественно прямым, безредукторным от тихоходного электродвигателя, его мощностью, составляющей предпочтительно 2,5-12,0 кВТ, и номинальной частотой вращения предпочтительно 290-620 мин^-1.23. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что она обустроена системой аппаратов воздушного охлаждения газа, образующих конструктивный комплекс объединенных, по крайней мере, в одно поле аппаратов воздушного охлаждения газа - «поле АВО».24. Компрессорная станция по п.23, отличающаяся тем, что она выполнена с опорными конструкциями, объединенными в общий пространственный блок в пределах «поля АВО», в том числе с возможностью частичного опирания опорной конструкции каждого последующего аппарата воздушного охлаждения газа на опорную конструкцию предыдущего.