СПОСОБ ЗАПУСКА ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА Российский патент 2016 года по МПК F02C1/00 F04D29/06 F04D25/00 

Изобретение относится к области машиностроения и теплотехники и может быть использовано в газотурбинных приводах газоперекачивающих агрегатов для более эффективного запуска газоперекачивающих агрегатов.

Распространены и широко известны системы и способы запуска газоперекачивающих агрегатов с применением подогревателей топливного газа таких, как ГПМ-ПТПГ-100-01 (продукция завода «Газпроммаш», http://www.gazprommash.ru/production/catalog/pga/), для нагрева природного газа в составе узлов агрегатного блока подготовки топливного газа (БПТГ). Вышеупомянутый подогреватель изготавливается для работы при средней температуре окружающего воздуха наиболее холодной пятидневки - не ниже 218 K (минус 55°С) и абсолютной минимальной температуре окружающего воздуха - не ниже 203 К (минус 70°С), т.е. при крайне низкой температуре окружающей среды.

Известен газоперекачивающий агрегат, приведенный в патенте РФ №2450139, опубл. 10.05.2012 г., бюл. №13, в котором в контуре системы смазки и охлаждения подшипников газотурбинного привода маслопровод подвода масла в газомасляный теплообменник и маслопровод отвода масла из газомасляного теплообменника соединены между собой маслопроводом-перемычкой с установленным в ней регулирующим клапаном, а в контуре системы подачи топливного газа в камеру сгорания газотурбинного привода газопровод подвода газа в газомасляный теплообменник и газопровод отвода газа из газомасляного теплообменника соединены между собой газопроводом-перемычкой с установленным в ней регулирующим клапаном.

Недостатком вышеперечисленных технических решений является повышенная металлоемкость оборудования в связи с применением системы трубопроводов, опоясывающих компрессорную станцию и связывающих БПТГ с несколькими газотурбинными двигателями газоперекачивающих агрегатов. Недостатком также являются существенные затраты топливного газа на подогрев антифриза, который используют для нагрева пускового газа, особенно при пониженных температурах окружающей среды.

В целом, при запуске и дальнейшей работе подобных газоперекачивающих агрегатов применяются подогреватели пускового газа, что повышает металлоемкость оборудования, увеличивает время запуска и существенно снижает эффективность запуска газоперекачивающего агрегата.

Техническая задача заявляемого технического решения - сокращение времени запуска, снижение металлоемкости оборудования, повышение эффективности запуска газоперекачивающего агрегата при крайне низкой температуре окружающей среды.

Технический результат достигается в способе запуска газоперекачивающего агрегата, содержащего компрессор, газотурбинный привод, газомасляный теплообменник, контуры системы смазки и охлаждения подшипников газотурбинного привода и контур системы подачи топливного газа в камеру сгорания газотурбинного привода, маслобак, с установленным в нем нагревателем масла и датчиками контроля температуры масла, при котором масло нагревают в маслобаке и направляют в газомасляный теплообменник для теплообмена с холодным топливным газом. Предварительно нагревают газомасляный теплообменник одновременно и маслом, нагретым в маслобаке, и электрическими нагревателями, которые устанавливают и неподвижно закрепляют на всей внешней поверхности газомасляного теплообменника, при этом нагревают до заданной температуры внутреннее пространство, конструктивные внутренние и внешние элементы, внутренние и внешние поверхности газомасляного теплообменника, затем включают пусковой режим и в горячий газомасляный теплообменник с циркулирующим горячим маслом подают холодный пусковой газ, после этого при рабочем режиме подают холодный топливный газ для нагрева за счет охлаждения горячего масла, поступающего из газотурбинного привода. Газомасляный теплообменник выполнен в виде кожухотрубного, пластинчатого или пластинчато-ребристого теплообменника «газ-масло» с подводящими и отводящими трубопроводами масла и газа.

На многих газотранспортных предприятиях устанавливают один агрегатный блок подготовки топливного газа (БПТГ) и с помощью его через систему трубопроводов обеспечивают работу нескольких газоперекачивающих агрегатов. Длина трубопроводов может достигать несколько сотен метров. В вышеприведенном техническом решении исключено применение отдельного подогревателя газа, а газомасляный теплообменник, который устанавливают в газоперекачивающем агрегате, наделяют в том числе и функциями БПТГ. Такое решение приводит к существенному снижению металлоемкости оборудования, повышению эффективности его работы.

Используя при запуске газоперекачивающего агрегата одновременный нагрев газомасляного теплообменника и маслом, которое подогревают в маслобаке, и электрическими нагревателями, которые устанавливают и неподвижно закрепляют на всей внешней поверхности газомасляного теплообменника, значительно сокращают время запуска газоперекачивающего агрегата, т.к. быстрее разогревают газомасляный теплообменник и, следовательно, пусковой топливный газ. В результате сокращается время запуска, существенно повышается эффективность запуска газоперекачивающего агрегата особенно при крайне низкой температуре окружающей среды.

На фигуре 1 показана схема способа запуска газоперекачивающего агрегата, где:

1 - газомасляный теплообменник,

2 - маслобак,

3 - маслонасос,

4 - байпасный вентиль,

5 - модуль редуцирования,

6 - электрические нагреватели,

7 - нагреватели масла.

Реализацию заявляемого способа запуска осуществляют в газоперекачивающем агрегате с компрессором и газотурбинным приводом (на чертеже не показаны), маслобаком с нагревателями масла, с газомасляным теплообменником, на внешней поверхности которого устанавливают и закрепляют электрические нагреватели, например, но не ограничиваясь этим, плоские индукционные электрические нагреватели (ПИЭНы) мощностью 6 кВт. Для запуска газоперекачивающего агрегата предварительно разогревают газомасляный теплообменник одновременно и маслом, которое подают из маслобака и предварительно нагревают до заданной температуры нагревателями масла, установленными в маслобаке, и электрическими нагревателями, которые устанавливают на внешней поверхности газомасляного теплообменника. Предпусковой разогрев производят до температур +30°С ÷ +60°С. В разогретый газомасляный теплообменник подают по очереди пусковой топливный газ и затем подают природный газ для подогрева путем теплообмена с горячим маслом, циркулирующим в газомасляном теплообменнике, и с предварительно разогретыми конструктивными элементами самого газомасляного теплообменника.

При реализации заявляемого способа масло нагревают в маслобаке 2 при помощи нагревателей 7 и подают маслонасосом 3 при открытом байпасном вентиле 4 в газомасляный теплообменник 1. Газомасляный теплообменник 1 может быть выполнен в виде кожухотрубного, пластинчатого или пластинчато-ребристого теплообменника «газ-масло». Одновременно с этим на всей поверхности газомасляного теплообменника 1 устанавливают и неподвижно закрепляют плоские индукционные электрические нагреватели 6 (ПИЭНы) мощностью 6 кВт. С помощью нагревателей 6 разогревают до заданной температуры внутреннее пространство, конструктивные внутренние и внешние элементы, внутренние и внешние поверхности газомасляного теплообменника 1. При пусковом режиме при достижении температур предпускового разогрева газомасляного теплообменника 1 подают для подогрева пусковой топливный газ. При переходе в рабочий режим в разогретый газомасляный теплообменник 1 направляют основной поток природного газа для подогрева путем теплообмена. После газомасляного теплообменника 1 топливный газ направляют в модуль редуцирования 5, где ему придают необходимые параметры (температуру и давление) для направления его далее в камеру сгорания газотурбинного привода.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает надежную работу газотурбинного привода газоперекачивающего агрегата в режиме пуска агрегата и в рабочем режиме, в том числе и при крайне низкой температуре окружающей среды.

Таким образом, применяя при запуске газоперекачивающего агрегата предварительный одновременный нагрев газомасляного теплообменника и маслом, нагретым в маслобаке, и электрическими нагревателями, которые устанавливают и неподвижно закрепляют на всей внешней поверхности газомасляного теплообменника, и затем, направляя первым пусковой топливный газ и во вторую очередь, при включении основного рабочего режима, холодный топливный газ для теплообмена, существенно сокращают время запуска, значительно снижают металлоемкость оборудования, повышают эффективность запуска газоперекачивающего агрегата, в том числе и при крайне низкой температуре окружающей среды.

Изобретение относится к области машиностроения и теплотехники и может быть использовано в газотурбинных приводах газоперекачивающих агрегатов для разогрева газоперекачивающих агрегатов. Газоперекачивающий агрегат содержит компрессор, газотурбинный привод, газомасляный теплообменник, контуры системы смазки и охлаждения подшипников газотурбинного привода и контур системы подачи топливного газа в камеру сгорания газотурбинного привода, маслобак с установленным в нем нагревателем масла и датчиками контроля температуры масла. Способ включает нагрев масла в маслобаке, подачу его в газомасляный теплообменник для нагрева топливного газа, который при запуске агрегата направляют в камеру сгорания газотурбинного привода, при этом предварительно осуществляют предпусковой нагрев до температур 30°C÷60°C газомасляного теплообменника с помощью установленных и неподвижно закрепленных на всей его внешней поверхности электрических нагревателей и с одновременным использованием нагретого в маслобаке масла, при этом в пусковом режиме в разогретый газомасляный теплообменник с циркулирующим горячим маслом поочередно для нагрева подают холодный пусковой газ, а при переходе на рабочий режим нагревают и основной поток холодного топливного газа, после чего нагретый топливный газ направляют в модуль редуцирования для придания ему необходимых для запуска агрегата температуры и давления и направления его далее в камеру сгорания газотурбинного привода. Изобретение позволяет сократить время запуска при низких температурах окружающей среды и снизить металлоемкость оборудования. 1 ил.

Способ разогрева при низких температурах окружающей среды газоперекачивающего агрегата, содержащего компрессор, газотурбинный привод, газомасляный теплообменник, контуры системы смазки и охлаждения подшипников газотурбинного привода и контур системы подачи топливного газа в камеру сгорания газотурбинного привода, маслобак с установленным в нем нагревателем масла и датчиками контроля температуры масла, включающий нагрев масла в маслобаке, подачу его в газомасляный теплообменник для нагрева топливного газа, который при запуске агрегата направляют в камеру сгорания газотурбинного привода, отличающийся тем, что предварительно осуществляют предпусковой нагрев до температур 30°C÷60°C газомасляного теплообменника с помощью установленных и неподвижно закрепленных на всей его внешней поверхности электрических нагревателей и с одновременным использованием нагретого в маслобаке масла, при этом в пусковом режиме в разогретый газомасляный теплообменник с циркулирующим горячим маслом поочередно для нагрева подают холодный пусковой газ, а при переходе на рабочий режим нагревают и основной поток холодного топливного газа, после чего нагретый топливный газ направляют в модуль редуцирования для придания ему необходимых для запуска агрегата температуры и давления и направления его далее в камеру сгорания газотурбинного привода.