ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙ АГРЕГАТ Российский патент 2018 года по МПК F04D25/02 F16L3/22 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к газоперекачивающим агрегатам с газотурбинным приводом, и предназначено для компримирования газа.

Известны газоперекачивающие агрегаты (ГПА) с газотурбинным приводом по СТО Газпром 2-3,5-138-2007, утвержденному Распоряжением ОАО «Газпром» от 08.06.2007 №151, в которых основное и вспомогательное оборудование выполнено в виде предварительно собранных и обвязанных коммуникациями технологических блоков максимальной заводской готовности. Из ОСТ 26.260.18-2004 «Блоки технологические для газовой и нефтяной промышленности. Общие технические условия» известны технологические блоки - конструктивно законченные и пространственно сформированные сборочные единицы технологической установки заданного уровня заводской готовности, предназначенные для осуществления основных и технологических процессов. ГПА, включающие технологические блоки, могут иметь блочно-модульное исполнение. В таких ГПА технологические блоки (модули) могут размещаться в блок-контейнерах (блок-боксах) или открыто. Или ГПА может включать легко-сборное укрытие ангарного типа, в этом случае технологические блоки соединяются под общей крышей ангара. ГПА включает следующие элементы блочного изготовления: центробежный компрессор со вспомогательным оборудованием, газотурбинный двигатель со вспомогательным оборудованием, систему управления, систему обеспечения маслом с блоком охлаждения и со вспомогательными устройствами маслосистемы, систему подготовки топливного газа, вспомогательные системы и оборудование, обеспечивающие пуск и работу ГПА на различных режимах, агрегатный блок аппаратов воздушного охлаждения газа и другие элементы. Технологические блоки ГПА содержат несущие конструкции, аппараты, оборудование (насосы, электродвигатели и др.), технологические трубопроводы с запорной, предохранительной и регулирующей арматурой, средства измерения, контроля и автоматизации. Технологические блоки выполняются на собственной общей раме или в общем корпусе, в том числе, в блоках-контейнерах (блок-боксах), и содержат разъемные соединения для внешнего (межблочного) подсоединения блока. При этом технологические трубопроводы для внешнего подсоединения блока содержат фланцевые или резьбовые разъемные соединения. Это техническое решение принято за ближайший аналог заявляемому изобретению. Недостатком таких блоков является недостаточная унификация технологических блоков. Технологические блоки ГПА, как правило, изготавливаются по разным техническим заданиям (требованиям) и разными изготовителями и отличаются большим разнообразием конструкций и компоновок. При этом в технологических блоках, содержащих трубопроводы, каждый трубопровод или пучок трубопроводов имеет отдельное внешнее подсоединение к другим технологическим блокам и другому оборудованию, разъемные соединения трубопроводов для внешнего подсоединения технологических блоков пространственно распределены, их оси могут не совпадать. При монтаже блоков новых ГПА, при реконструкции старых ГПА необходимо использовать специальные переходные рамы, стыковочные узлы, специальные монтажные приспособления. Существующий подход к внешнему подсоединению технологических блоков требует большого времени на проектирование их внешней обвязки, эта же проблема касается и более крупных устройств, например, компрессорной станции в целом. Пока не спроектирована каждая система, координаты внешних подсоединений не будут установлены. Кроме того, в процессе строительства ГПА (здесь и далее под строительством понимается также монтаж - сборка ГПА в единое устройство) может изменяться взаимное расположение технологических блоков, их компоновка. Это значительно увеличивает сроки монтажа ГПА, усложняет строительство и реконструкцию ГПА и увеличивает материалоемкость из-за необходимости использовать специальные стыковочные узлы и монтажные приспособления. В качестве примера такого ГПА, можно привести газоперекачивающий агрегат по патенту на полезную модель RU №115843 (опубл. 10.05.2012). В качестве примера технологических блоков ГПА, можно привести блок маслообеспечения газотурбинной установки по патенту на полезную модель RU №167152 (опубл. 27.12.2016), агрегатный блок подготовки топливного газа по патенту на полезную модель RU №95934 (опубл. 10.04.2010), установку для подготовки и подачи буферного газа по патенту на полезную модель RU №95762 (опубл. 10.07.2010).

С другой стороны, известны устройства для поддерживания нескольких параллельных труб на определенном расстоянии, к примеру, кронштейн группы трубопроводов по а.с. SU №1203311 (опубл. 07.01.86), содержащий опору, зажимы и фиксатор зажимов, такое устройство не может быть применено в технологическом блоке ГПА, так как крепится к стене и ненадежно. Или известны скоба крепления экрана трубопроводов на днище транспортного средства по патенту на полезную модель RU №49762 (опубл. 10.12.2005), держатель по патенту ЕР 3002495 А1 (опубл. 06.04.2016), эти устройства выполнены из пластика и не надежны, поэтому не могут применяться в конструкции ГПА по требованиям безопасности. Все перечисленные устройства, кроме того, не могут использоваться в технологических блоках ГПА из-за повышенных вибрационных нагрузок. Известно также двигатель-генераторное устройство типа блок-контейнера с функцией соединения труб по патенту на изобретение RU №2601677 (опубл. 10.11.2016), содержащее два технологических блока, выполненных в блок-контейнерах (блок-боксах), имеющих между собой трубопроводное соединение. Возможность и точность соединения технологических блоков между собой определяется строго заданной компоновкой оборудования внутри блок-контейнеров и строгим расположением самих блок-контейнеров, что ограничивает применение такого устройства.

Перед авторами стояла задача создания конструкции газоперекачивающего агрегата с улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет повышения унификации технологических блоков, сокращения сроков монтажа и реконструкции газоперекачивающего агрегата.

Для достижения указанного технического результата газоперекачивающий агрегат (ГПА) содержит технологические блоки, включающие технологические трубопроводы с разъемным соединением для внешнего подключения технологических блоков между собой и/или оборудованием ГПА, при этом технологические блоки содержат средство межблочного соединения и позиционирования группы трубопроводов для внешнего подключения технологического блока, выполненное в виде пластины, жестко соединенной с рамой и/или конструктивным элементом технологического блока, в которой жестко закреплены входы/выходы технологических трубопроводов, снабженные разъемными соединениями, при этом технологический блок выбран из ряда: блок компрессора; блок газотурбинного двигателя; блок газотурбинной установки; блок маслообеспечения газотурбинного двигателя; блок маслосистемы компрессора; блок промывки газовоздушного тракта газотурбинной установки; блок подготовки топливного газа; блок подготовки буферного газа; блок подготовки разделительного (барьерного) газа; блок утилизатора тепла выхлопных газов; блок противообледенительной системы; блок системы контроля газовой магистрали; блок аппаратов воздушного охлаждения газа; блок сепараторов газа.

Предпочтительно пластину средства межблочного соединения и позиционирования выполнить из металла.

В частном случае выполнения изобретения пластина средства межблочного соединения и позиционирования может быть выполнена разъемной в плоскости входов/выходов технологических трубопроводов. В другом частном случае выполнения пластина средства межблочного соединения и позиционирования может быть выполнена с одинаковым размером отверстий для закрепления в ней входов/выходов технологических трубопроводов, в этом случае отверстия могут быть снабжены вставкой с внутренним диаметром, соответствующим диаметру технологического трубопровода, вставка может быть цельной или разъемной, вставка может крепиться в отверстии пластины при помощи резьбы.

В частном случае выполнения изобретения соединение выполнено резьбовым штуцерно-ниппельным.

В частном случае выполнения изобретения на внешней стороне пластины средства межблочного соединения и позиционирования рядом с входами/выходами трубопроводов могут быть нанесены долговечным способом информационные надписи о назначении трубопроводов.

Предлагаемая конструкция иллюстрируется чертежами.

На фигуре 1 показано средство межблочного соединения и позиционирования группы трубопроводов для внешнего подключения техно-логического блока в аксонометрической проекции, на примере блока маслообеспечения газотурбинного двигателя ГПА, на фигуре 2 показан вертикальный разрез панели межблочного соединения по фигуре 1, на фигуре 3 показан один из примеров технологического блока ГПА по изобретению - блок маслообеспечения газотурбинного двигателя ГПА -в аксонометрической проекции, где 1 - средство межблочного соединения и позиционирования группы трубопроводов для внешнего подключения технологического блока, 2 - технологический трубопровод, 3 - разъемное соединение для внешнего подключения технологического трубопровода 2 (для внешнего подключения технологического блока), 4 - рама технологического блока, 5 - информационная надпись о назначении технологического трубопровода 2.

В конкретном приведенном примере блока маслообеспечения газотурбинного двигателя ГПА, на средство межблочного соединения и позиционирования выведены практически все трубопроводы блока за исключением трубопровода подачи масла в маслоохладитель, трубопровода подачи масла из маслоохладителя и трубопровода сброса воздуха, что определяется технологическими особенностями работы блока. В конкретном показанном примере воплощения изобретения, разъемное соединение выполнено резьбовым штуцерно-ниппельным и включает последовательно установленные на конце трубопровода контргайку, переходник, гайку накидную, кольцо упорное и ниппель. Такое соединение является предпочтительным, так как в отличие от громоздкого фланцевого разъемного соединения, требующего постепенной затяжки болтов с соблюдением правила «крест накрест», штуцерно-ниппельное соединение обеспечивает более быстрое соединение трубопроводов, более компактно, что позволяет также компактно подвести трубопроводы к средству межблочного соединения и позиционирования. Соединение может быть выполнено фланцевым, или может быть использовано другое известное соединение, в одном технологическом блоке могут быть использованы разные типы соединений. В показанном примере пластина средства удержания и позиционирования выполнена из металла, и прикреплена к раме технологического блока болтовым соединением. Пластина может быть выполнена, к примеру, из композитного материала, или из других известных материалов, обеспечивающих необходимую прочность и жесткость и отвечающих требованиям безопасности. Пластина может крепиться любым известным способом, например, при помощи сварки, как к раме технологического блока, так и к другим конструктивным элементам технологического блока, к примеру, к стене блок-контейнера, корпусу аппарата. Пластина средства межблочного соединения и позиционирования может быть выполнена разъемной в плоскости входов/выходов технологических трубопроводов. Это облегчает монтаж/демонтаж технологических трубопроводов и ремонт технологического блока. Специалисту в данной области техники понятно, что пластина может содержать две или больше разъемных частей, которые могут крепиться друг с другом любым известным способом, обеспечивающим необходимую жесткость соединения, например, при помощи проушин. Выполнение отверстий для закрепления входов/выходов технологических трубопроводов в пластине с одинаковым размером, и применение вставок с внутренним диаметром, соответствующим диаметру технологического трубопровода повышает унификацию средства межблочного соединения и позиционирования группы трубопроводов. Вставка может быть цельной или разъемной, цельная вставка может крепиться в пластине при помощи резьбы, или вставка, например, может содержать радиальные выступы для удержания в пластине. Предпочтительнее выполнить вставку из металла, но она может быть выполнена, к примеру, из композитного материала, или из других известных материалов, обеспечивающих необходимую прочность и жесткость и отвечающих требованиям безопасности. Средство межблочного соединения и позиционирования группы трубопроводов при необходимости может также крепиться на ростверке или фундаменте ГПА. Средство межблочного соединения и позиционирования, жестко закрепленное к раме и/или конструктивному элементу технологического блока ГПА, жесткое закрепление в нем входов/выходов технологических трубопроводов, уменьшает вибрацию трубопроводов от работы блока, что так же положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках блока и ГПА в целом. Информационные надписи о назначении трубопроводов могут быть нанесены любым известным способом, обеспечивающим им долговечность и возможность прочтения.

Выполнение ГПА, с технологическими блоками, содержащими средство межблочного соединения и позиционирования группы трубопроводов для внешнего подключения технологического блока, выполненного в виде пластины, предпочтительно металлической, жестко соединенной с рамой и/или конструктивным элементом технологического блока, в которой жестко закреплены входы/выходы технологических трубопроводов, при этом технологический блок выбран из ряда: блок компрессора; блок газотурбинного двигателя; блок газотурбинной установки; блок маслообеспечения газотурбинного двигателя; блок маслосистемы компрессора; блок промывки газовоздушного тракта газотурбинной установки; блок подготовки топливного газа; блок подготовки буферного газа; блок подготовки разделительного (барьерного) газа; блок утилизатора тепла выхлопных газов; блок противообледенительной системы; блок системы контроля газовой магистрали; блок аппаратов воздушного охлаждения газа; блок сепараторов газа; выполнение в частном случае пластины средства межблочного соединения и позиционирования разъемной в плоскости входов/выходов технологических трубопроводов, с одинаковым размером отверстий для закрепления в ней входов/выходов технологических трубопроводов, с цельной, закрепленной в пластине при помощи резьбы, или разъемной вставкой с внутренним диаметром, соответствующим диаметру технологического трубопровода, выполнение в частном случае резьбового соединения штуцерно-ниппельным, выполнение в частном случае долговечным способом рядом с входами/выходами трубопроводов информационных надписей о назначении трубопроводов, обеспечивает упрощение и сокращение сроков монтажа и демонтажа технологических блоков в ГПА по сравнению с прототипом, в том числе благодаря локализации внешнего подключения трубопроводов на средстве межблочного соединения и позиционирования и информационным надписям, сокращения количества операций при монтаже ГПА благодаря применению штуцерно-ниппельного соединения. Повышается унификация технологических блоков ГПА, в частности, блока компрессора, блока газотурбинного двигателя, блока газотурбинной установки, блока маслообеспечения газотурбинного двигателя, блока маслосистемы компрессора, блока промывки газовоздушного тракта газотурбинной установки, блока подготовки топливного газа, блока подготовки буферного газа, блока подготовки разделительного (барьерного) газа, блока утилизатора тепла выхлопных газов, блока противообледенительной системы, блока системы контроля газовой магистрали, блока аппаратов воздушного охлаждения газа, блока сепараторов газа, благодаря чему блоки легко могут монтироваться при строительстве ГПА, легко могут быть заменены при ремонте или реконструкции ГПА, при этом не требуется специальных стыковочных узлов и других приспособлений. Специалисту в данной области техники понятно, что некоторые технологические блоки могут быть составными элементами других более крупных технологических блоков, к примеру, блок газотурбинного двигателя является частью блока газотурбинной установки. Повышается также удобство обслуживания технологических блоков и ГПА в целом. Тем самым улучшены эксплуатационные характеристики предлагаемого устройства. Дополнительным техническим результатом изобретения является упрощение и сокращение времени на проектирование внешней обвязки технологических блоков, ГПА и в компрессорной станции целом.

Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что в ГПА, технологические блоки содержат средство межблочного соединения и позиционирования группы трубопроводов для внешнего подключения технологического блока, выполненное в виде пластины, жестко соединенной с рамой и/или конструктивным элементом технологического блока, в которой жестко закреплены разъемные соединения технологических трубопроводов, при этом технологический блок выбран из ряда: блок компрессора; блок газотурбинного двигателя; блок газотурбинной установки; блок маслообеспечения газотурбинного двигателя; блок маслосистемы компрессора; блок промывки газовоздушного тракта газотурбинной установки; блок подготовки топливного газа; блок подготовки буферного газа; блок подготовки разделительного (барьерного) газа; блок утилизатора тепла выхлопных газов; блок противообледенительной системы; блок системы контроля газовой магистрали; блок аппаратов воздушного охлаждения газа; блок сепараторов газа, в частных случаях воплощения изобретения пластина средства межблочного соединения и позиционирования может быть выполнена металлической, разъемной в плоскости входов/выходов технологических трубопроводов, с одинаковым размером отверстий для закрепления в ней входов/выходов технологических трубопроводов, в этом случае отверстия могут быть снабжены вставкой с внутренним диаметром, соответствующим диаметру технологического трубопровода, вставка может быть цельной или разъемной, вставка может крепиться в пластине при помощи резьбы, резьбовое соединение трубопроводов может быть выполнено штуцерно-ниппельным, в другом частном случае на внешней стороне пластины средства межблочного соединения и позиционирования рядом с входами/выходами технологических трубопроводов могут быть нанесены долговечным способом информационные надписи о назначении трубопроводов.

Совокупность всех указанных существенных признаков позволила создать конструкцию ГПА, обеспечивающую улучшенные эксплуатационные характеристики за счет повышения унификации его технологических блоков, сокращения сроков монтажа и демонтажа, реконструкции по сравнению с ближайшим аналогом.

Заявляемое техническое решение ГПА может быть осуществлено в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования и технологий. При его изготовлении используются стандартный металлопрокат, средства крепления, материалы и оборудование. Устройство соответствует нормам безопасности.

Авторами разработан газоперекачивающий агрегат, который был успешно реализован в газоперекачивающих агрегатах ГПА-1001 «Иртыш» и ГПА-0601 «Иртыш» предприятия заявителя.

Газоперекачивающий агрегат содержит технологические блоки, имеющие технологические трубопроводы с разъемным соединением для внешнего подключения технологических блоков между собой и/или оборудованием газоперекачивающего агрегата. При этом технологические блоки содержат средство межблочного соединения и позиционирования группы трубопроводов для внешнего подключения технологического блока. Средство выполнено в виде пластины, жестко соединенной с рамой и/или конструктивным элементом технологического блока, в которой жестко закреплены входы/выходы технологических трубопроводов, снабженные разъемным соединением. Технологический блок выбран из ряда: блок компрессора; блок газотурбинного двигателя; блок газотурбинной установки; блок маслообеспечения газотурбинного двигателя; блок маслосистемы компрессора; блок промывки газовоздушного тракта газотурбинной установки; блок подготовки топливного газа; блок подготовки буферного газа; блок подготовки разделительного (барьерного) газа; блок утилизатора тепла выхлопных газов; блок противообледенительной системы; блок системы контроля газовой магистрали; блок аппаратов воздушного охлаждения газа; блок сепараторов газа. Пластина может быть выполнена из металла, пластина может быть выполнена разъемной в плоскости входов/выходов технологических трубопроводов, может иметь одинаковый размер отверстий для закрепления в ней входов/выходов технологических трубопроводов. Отверстия могут быть снабжены вставкой с внутренним диаметром, соответствующим диаметру технологического трубопровода. Вставка может быть цельной или разъемной и крепиться в отверстии при помощи резьбы. Соединение трубопроводов может быть резьбовым штуцерно-ниппельным. Изобретение позволяет повысить унификацию технологических блоков, а также сократить срок монтажа и реконструкции газоперекачивающего агрегата. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Газоперекачивающий агрегат (ГПА), содержащий технологические блоки, имеющие технологические трубопроводы с разъемным соединением для внешнего подключения технологических блоков между собой и/или оборудованием ГПА, отличающийся тем, что технологические блоки содержат средство межблочного соединения и позиционирования группы трубопроводов для внешнего подключения технологического блока, выполненное в виде пластины, жестко соединенной с рамой и/или конструктивным элементом технологического блока, в которой жестко закреплены входы/выходы технологических трубопроводов, снабженные разъемным соединением, при этом технологический блок выбран из ряда: блок компрессора; блок газотурбинного двигателя; блок газотурбинной установки; блок маслообеспечения газотурбинного двигателя; блок маслосистемы компрессора; блок промывки газовоздушного тракта газотурбинной установки; блок подготовки топливного газа; блок подготовки буферного газа; блок подготовки разделительного (барьерного) газа; блок утилизатора тепла выхлопных газов; блок противообледенительной системы; блок системы контроля газовой магистрали; блок аппаратов воздушного охлаждения газа; блок сепараторов газа.

2. Газоперекачивающий агрегат по п. 1, отличающийся тем, что пластина средства межблочного соединения и позиционирования группы трубопроводов выполнена из металла.

3. Газоперекачивающий агрегат по п. 1, отличающийся тем, что пластина средства межблочного соединения и позиционирования группы трубопроводов выполнена разъемной в плоскости входов/выходов технологических трубопроводов.

4. Газоперекачивающий агрегат по п. 1 или 3, отличающийся тем, что пластина средства межблочного соединения и позиционирования группы трубопроводов выполнена с одинаковым размером отверстий для закрепления в ней входов/выходов технологических трубопроводов.

5. Газоперекачивающий агрегат по п. 4, отличающийся тем, что отверстия снабжены вставкой с внутренним диаметром, соответствующим диаметру технологического трубопровода.

6. Газоперекачивающий агрегат по п. 5, отличающийся тем, что вставка выполнена цельной.

7. Газоперекачивающий агрегат по п. 6, отличающийся тем, что вставка крепится в отверстии при помощи резьбы.

8. Газоперекачивающий агрегат по п. 5, отличающийся тем, что вставка выполнена разъемной.

9. Газоперекачивающий агрегат по п. 1, отличающийся тем, что разъемное соединение технологических трубопроводов выполнено резьбовым штуцерно-ниппельным.

10. Газоперекачивающий агрегат по п. 1, отличающийся тем, что на внешней стороне пластины рядом с входами/выходами трубопроводов долговечным способом нанесены информационные надписи о назначении трубопроводов.