СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИЕЙ С ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫМИ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИМИ АГРЕГАТАМИ Российский патент 2016 года по МПК F01D15/00 

Изобретение относится к области транспорта газа по магистральным газопроводам.

Для электроприводных газоперекачивающих агрегатов по сравнению с газотурбинными характерны высокая надежность, менее дорогое техническое и ремонтное обслуживание. Но из-за высокой стоимости электроэнергии, поставляемой из внешних высоковольтных электрических сетей, они имеют более высокую себестоимость транспорта газа по сравнению с агрегатами с газотурбинным приводом.

При работе электроприводных газоперекачивающих агрегатов не изменяются число оборотов и электрическая мощность электродвигателей. Регулирование нагрузки этих агрегатов производят путем дросселирования сжимаемого газа, что приводит к перерасходу потребляемой электроэнергии.

Известен способ частотного регулирования оборотов электродвигателей газоперекачивающих агрегатов с применением частотных преобразователей. При пониженных нагрузках газопроводов частотное регулирование обеспечивает уменьшение числа оборотов, мощности электродвигателей и расхода потребляемой электроэнергии (полезная модель RU №126803).

Недостатком этого способа является необходимость оснащения электроприводных газоперекачивающих агрегатов дорогими и сложными частотными преобразователями.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ работы компрессорной станции магистральных газопроводов с электроприводными газоперекачивающими агрегатами (патент RU №2272937, F04D 25/00).

Согласно этому способу электроснабжение электроприводных газоперекачивающих агрегатов может осуществляться как из внешних электрических сетей, так и от установленных на компрессорной станции дополнительных энергетических газотурбинных установок. В случаях подключения электрогенераторов энергетических газотурбинных установок к электродвигателям газоперекачивающих агрегатов предусмотрена возможность их пуска и частотного регулирования электродвигателей работающих газоперекачивающих агрегатов путем изменения оборотов электрогенераторов дополнительных энергетических газотурбинных установок. При значительном уменьшении расхода газа в магистральном газопроводе на компрессорной станции останавливают часть работающих электроприводных газоперекачивающих агрегатов, причем избыточную электрическую энергию, вырабатываемую электрогенераторами работающих энергетических газотурбинных установок, подают во внешнюю высоковольтную электрическую сеть.

Недостатком описанного в прототипе способа является необходимость регулирования мощности и числа оборотов силовой газовой турбины и электрогенератора энергетической газотурбинной установки с обеспечением на различных режимах ее работы как постоянной, так и переменной частоты электрического тока, генерируемого электрогенератором.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа управления компрессорной станцией магистрального газопровода с оперативным переключением систем регулирования энергетических газотурбинных установок для обеспечения работы как с постоянной, так и с переменной частотой электрического тока электродвигателей электроприводных газоперекачивающих агрегатов.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе управления компрессорной станцией с электроприводными газоперекачивающими агрегатами, снабженной по меньшей мере одной энергетической газотурбинной установкой с силовой газовой турбиной и электрогенератором, электрически связанным через выключатели с понижающими трансформаторами внешней электрической сети и с электродвигателями газоперекачивающих агрегатов, питаемыми из внешней электрической сети или от электрогенератора энергетической газотурбинной установки, включающем частотное регулирование электродвигателей газоперекачивающих агрегатов при запуске неработающих газоперекачивающих агрегатов и при изменении расхода газа через магистральный газопровод путем изменения оборотов электрогенератора энергетической газотурбинной установки, а при значительном уменьшении расхода газа через магистральный газопровод - остановку электродвигателей части газоперекачивающих агрегатов и подачу избыточной электрической энергии, вырабатываемой электрогенератором энергетической газотурбинной установки, во внешнюю высоковольтную электрическую сеть, согласно изобретению используют энергетическую газотурбинную установку, имеющую дополнительную систему регулирования, состоящую из двух взаимосвязанных ступеней, первую из которых включают при номинальной нагрузке энергетической газотурбинной установки и обеспечивают поддержание постоянного числа оборотов ее силовой газовой турбины и частоты электрического тока электрогенератора, синхронизированного с внешней электрической сетью, а вторую ступень включают при уменьшении расхода газа, компримируемого газоперекачивающими агрегатами, после чего регулируют мощность и число оборотов силовой газовой турбины и электрогенератора энергетической газотурбинной установки, при этом производят частотное регулирование оборотов и мощности электродвигателя газоперекачивающего агрегата. Номинальная электрическая мощность энергетической газотурбинной установки соответствует суммарной мощности двух электроприводных газоперекачивающих агрегатов.

На Фиг. 1 изображена принципиальная схема КС магистральных газопроводов с электроприводными газоперекачивающими агрегатами для осуществления предлагаемого способа. Она включает внешнюю высоковольтную электрическую сеть 1, понижающие трансформаторы 2, электрические выключатели 3 и 4, шинопроводы 5, электрические выключатели 6 и 7, электрические выключатели на шинопроводах 8 и 9, электродвигатели ГПА 10 и 11, электроприводные ГПА 12 и 13, магистральный газопровод 14, электрогенератор энергетической газотурбинной установки 15, энергетическую газотурбинную установку 16, электрические выключатели системы регулирования газовой турбины 17 и 18, первый 20 блок системы регулирования, второй блок 19 системы регулирования, линию управления системой регулирования 21.

Предлагаемый способ управления компрессорной станцией с электроприводными газоперекачивающими агрегатами осуществляют следующим образом. Электроэнергию из высоковольтной электрической сети 1 подводят к синхронным электродвигателям ГПА 10 и 11, приводящим во вращение электроприводные ГПА 12 и 13, через понижающие трансформаторы 2, электрические выключатели 3 и 4, шинопроводы 5, электрические выключатели 6 и 7, электрические выключатели на шинопроводах 8 и 9.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять управление компрессорной станцией в нескольких режимах:

1. С электроснабжением электродвигателей ГПА из внешней электрической сети и от электрогенератора дополнительной энергетической газотурбинной установки. В этом режиме работы КС электроэнергию из внешней высоковольтной электрической сети 1 подают через понижающие трансформаторы 2, включенные электрические выключатели 3 и 4, через шинопроводы 5 и включенные электрические выключатели на шинопроводах 8 и 9 к электродвигателям ГПА 10 и 11 работающих электроприводных ГПА 12 и 13. При этом включают электрические выключатели 6 и 7 и по сигналу линии управления системы регулирования 21 включают первый блок 20 системы регулирования энергетической газотурбинной установки 16 и электрические выключатели системы регулирования газовой турбины 17 и 18. В этом режиме система регулирования энергетической газотурбинной установки 16 обеспечивает установление постоянных оборотов электрогенератора и постоянной частоты 50 Гц электроэнергии, подаваемой для питания синхронных электродвигателей 10 и 11 электроприводных ГПА 12 и 13.

2. При пуске одного из неработающих ГПА с отключенным, например, ГПА 12 и выключенными электрическими выключателями 3 и 8 включают электрический выключатель 7. По сигналу линии управления системы регулирования 21 включают первый блок 20 и второй блок 19 системы регулирования энергетической газотурбинной установки 16, отключают электрический выключатель 18 системы регулирования газовой турбины 16. Изменяют число оборотов энергетической газотурбинной установки 16 и производят регулирование частоты электрического тока, вырабатываемого электрогенератором 15, и производят пуск электроприводного ГПА 12.

3. При уменьшении расхода газа через магистральный газопровод 14 и всех работающих ГПА компрессорной станции уменьшают производительность одного из ГПА, например ГПА 12. Для этого отключают электрические выключатели 3 и 6 и электрический выключатель 18 системы регулирования газовой турбины 16 и включают электрический выключатель 7. Блок 19 системы регулирования энергетической газотурбинной установки 16 обеспечивает изменение числа оборотов энергетической газотурбинной установки 16 и частоты электрического тока, вырабатываемого электрогенератором 15. За счет этого изменяют обороты синхронного электродвигателя 10 и уменьшают нагрузку электроприводного ГПА 12.

Предлагаемое применение в энергетической газотурбинной установке системы регулирования, состоящей из двух взаимосвязанных ступеней, позволяет эксплуатировать энергетические газотурбинные установки как при номинальных нагрузках магистральных газопроводов при работе электроприводных газоперекачивающих агрегатов с постоянной частотой электрического тока, так и с обеспечением частотного регулирования их электродвигателей при уменьшении расхода газа через магистральный газопровод и нагрузки газоперекачивающих агрегатов в режимах частотного пуска электродвигателей газоперекачивающих агрегатов.

Соответствие номинальной мощности каждой из устанавливаемых на компрессорной стации энергетической газотурбинной установки величине мощности двух электроприводных газоперекачивающих агрегатов позволяет осуществлять частотное регулирование этих агрегатов и снижение их нагрузки при незначительном уменьшении коэффициента полезного действия энергетической газотурбинной установки.

Изобретение относится к области транспорта газа по магистральным газопроводам, к способам управления компрессорной станцией с электроприводными газоперекачивающими агрегатами, снабженной по меньшей мере одной энергетической газотурбинной установкой с силовой газовой турбиной и электрогенератором, электрически связанным через выключатели с понижающими трансформаторами внешней электрической сети и с электродвигателями газоперекачивающих агрегатов, питаемыми из внешней электрической сети или от электрогенератора энергетической газотурбинной установки. Способ включает частотное регулирование электродвигателей газоперекачивающих агрегатов при запуске неработающих газоперекачивающих агрегатов и при изменении расхода газа через магистральный газопровод путем изменения оборотов электрогенератора энергетической газотурбинной установки, а при значительном уменьшении расхода газа через магистральный газопровод - остановку электродвигателей части газоперекачивающих агрегатов и подачу избыточной электрической энергии, вырабатываемой электрогенератором энергетической газотурбинной установки, во внешнюю высоковольтную электрическую сеть. Повышение экономичности процесса перекачки газа при снижении расхода в магистральном газопроводе обеспечивается за счет того, что используют энергетическую газотурбинную установку, имеющую дополнительную систему регулирования, состоящую из двух взаимосвязанных ступеней, первую из которых включают при номинальной нагрузке энергетической газотурбинной установки и обеспечивают поддержание постоянного числа оборотов ее силовой газовой турбины и частоты электрического тока электрогенератора, синхронизированного с внешней электрической сетью, а вторую ступень включают при уменьшении расхода газа, компримируемого газоперекачивающими агрегатами, после чего регулируют мощность и число оборотов силовой газовой турбины и электрогенератора энергетической газотурбинной установки, при этом производят частотное регулирование оборотов и мощности электродвигателя газоперекачивающего агрегата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ управления компрессорной станцией с электроприводными газоперекачивающими агрегатами, снабженной по меньшей мере одной энергетической газотурбинной установкой с силовой газовой турбиной и электрогенератором, электрически связанным через выключатели с понижающими трансформаторами внешней электрической сети и с электродвигателями газоперекачивающих агрегатов, питаемыми из внешней электрической сети или от электрогенератора энергетической газотурбинной установки, включающий частотное регулирование электродвигателей газоперекачивающих агрегатов при запуске неработающих газоперекачивающих агрегатов и при изменении расхода газа через магистральный газопровод путем изменения оборотов электрогенератора энергетической газотурбинной установки, а при значительном уменьшении расхода газа через магистральный газопровод - остановку электродвигателей части газоперекачивающих агрегатов и подачу избыточной электрической энергии, вырабатываемой электрогенератором энергетической газотурбинной установки, во внешнюю высоковольтную электрическую сеть, отличающийся тем, что используют энергетическую газотурбинную установку, имеющую дополнительную систему регулирования, состоящую из двух взаимосвязанных ступеней, первую из которых включают при номинальной нагрузке энергетической газотурбинной установки и обеспечивают поддержание постоянного числа оборотов ее силовой газовой турбины и частоты электрического тока электрогенератора, синхронизированного с внешней электрической сетью, а вторую ступень включают при уменьшении расхода газа, компримируемого газоперекачивающими агрегатами, после чего регулируют мощность и число оборотов силовой газовой турбины и электрогенератора энергетической газотурбинной установки, при этом производят частотное регулирование оборотов и мощности электродвигателя газоперекачивающего агрегата.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что номинальная электрическая мощность энергетической газотурбинной установки соответствует суммарной мощности двух электроприводных газоперекачивающих агрегатов.