Узел редуцирования газораспределительной станции Российский патент 2024 года по МПК F17D1/04 F17D3/01 

Изобретение относится к области практического применения в системах редуцирования газа на газораспределительных станциях (ГРС), в состав которых входит узел редуцирования газа.

Узел редуцирования ГРС предназначен для редуцирования высокого давления газа до давления в сетях газораспределения и поддержание его с заданной точностью.

При штатном режиме работы ГРС входные и выходные краны узла открыты. Одна из линий редуцирования является рабочей, другая резервной. По системе автоматизации на ГРС параметры давления передают дистанционно на пульт диспетчера.

В случае неисправности основной линии редуцирования, выходное давление может упасть или возрасти относительно заданных параметров. При понижении давления в работу включают резервную линию редуцирования. При повышении давления выше допустимого, срабатывают предохранительные клапаны, о чем диспетчеру по системе автоматизации поступает аварийный сигнал, происходит несанкционированный сброс газа в атмосферу.

Так как в узлах редуцирования не предусмотрено устройство, фиксирующее повышение давления и определяющее неисправную линию редуцирования, через систему автоматизации (для недопущения аварии), нельзя направить диспетчеру сигнал о закрытии входных запорных кранов и тем самым вывести узел из работы. В случаях повышения давления ГРС переводится на так называемы «особый» режим работы до устранения неисправности.

Для поддержания определенного давления на ГРС после узла редуцирования, на регуляторы по газопроводам импульсного газа (ГИ) подают газ высокого давления с входного газопровода высокого давления, который может содержать механические загрязнения и влагу. Механические частицы накапливаются в механизме регулятора, а влага при редуцировании газа образовывает гидраты в импульсной обвязке, что приводит к нарушению работы регуляторов в заданном режиме.

Таким образом, создание безопасного узла редуцирования газораспределительной станции для эффективного использования природного газа является актуальной проблемой.

Известен блок редуцирования газа (Патент РФ №2285197, опубл. 10.10.2006), включающий входной трубопровод, через фильтр и приводные запорные органы подключенный ко входам регуляторов (не менее двух) давления газа, совмещенных с распределителями, камеру, сбросную магистраль с предохранительным клапаном, выходной трубопровод с приводным запорным органом, линию обратной связи, соединительные трубопроводы, отличающийся тем, что камера выполнена в виде емкости, включающей корпус с крышкой, на наружной стороне которой установлены регуляторы давления газа с распределителями, к каждому из которых дополнительно подключены: на выходе регулятора давления газа - обратный клапан, закрепленный на внутренней стороне крышки; по два пилотных регулятора «после себя» и «до себя» и вентиль, причем выход распределителя соединен с первым входом пилотного регулятора «после себя», выход которого связан с первым входом пилотного регулятора «до себя» и вентилем, с другой стороны подключенным к выходу пилотного регулятора «до себя» и входу соответствующего распределителя, а вторые входы всех пилотных регуляторов объединены между собой линией обратной связи, соединенной с выходным трубопроводом перед приводным запорным органом.

Недостатком данного блока редуцирования является низкая его безопасность из-за отсутствия системы защиты от повышения давления, а значит существует риск несанкционированного сброса газа в атмосферу при повышении давления в узле редуцирования; очистка импульсного газа для управления регуляторами не предусмотрена, что негативно сказывается на техническом состоянии узлов системы и повышает риск прекращения подачи импульсного газа из-за накопления механических примесей и образования гидратов.

Известен блок редуцирования давления газа газораспределительной станции (Патент РФ №172464 опубл. 11.07.2017), включающий рабочую и резервную линии редуцирования с последовательно установленными на каждой из них входным пневмоприводным запорным краном, рабочим и резервным регуляторами давления газа, выходным пневмоприводным запорным краном, дополнительно содержащий обводную линию с электропневматическим узлом управления от газопровода высокого давления до газопровода низкого давления. Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью - обеспечение требуемой точности измерений для корректного сбалансированного учета поставок газа потребителю и контроля эффективного использования природного газа.

Недостатком данного блока является низкая безопасность из-за того, что в блоке редуцирования не предусмотрена система защиты от повышения давления, а значит существует риск несанкционированного сброса газа в атмосферу при повышении давления в узле редуцирования; очистка импульсного газа для управления регуляторами не предусмотрена, что негативно сказывается на техническом состоянии узлов системы, и повышает риск прекращения подачи импульсного газа из-за накопления механических примесей и образования гидратов.

Известен узел редуцирования газораспределительной станции (СТО «Газпром» 2-2.3-1081-2016 «Газораспределительные станции. Общие требования»), взятый нами за прототип.Узел содержит не менее двух (одна резервная) линий редуцирования, две и более основных линий редуцирования равной производительности и не менее одной резервной линии такой же производительности. На входе и выходе каждой линии редуцирования установлена запорная арматура с дистанционно управляемым приводом.

Недостатком данного узла редуцирования является низкая безопасность при эксплуатации, поскольку отсутствует возможность определения рабочей линии редуцирования (какая из линий находиться в работе) в случаи появления неисправностей в одной из них из-за отсутствия устройства контроля и управления параметрами потока газа (т.е. давлением) с системой автоматизации в самом узле редуцирования, что повышает риск аварий на ГРС; использование неочищенного импульсного газа для управления регуляторами из-за отсутствия фильтра-осушителя на газопроводе импульсного газа существенно повышает риск прекращения подачи импульсного газа из-за накопления механических примесей и образования гидратов. Низкая безопасность может привести к несанкционированному сбросу газа в атмосферу при неисправности оборудования.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, - создание безопасного узла редуцирования газораспределительной станции.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении безопасности узла редуцирования газораспределительной станции.

Технический результат достигается тем, что узел редуцирования газораспределительной станции, содержащий рабочую и резервную линии редуцирования с последовательно установленными на каждой из них входными пневмоприводными запорными кранами, рабочим и резервным регуляторами давления газа, выходными пневмоприводными запорными кранами, газопровод импульсного газа, дополнительно содержит два устройства для контроля потока газа, установленные на рабочей и резервной линиях редуцирования и подключенные линиями телемеханики к диспетчерскому пульту газораспределительной станции, фильтр-осушитель, установленный на газопроводе импульсного газа.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется Фиг. 1, на которой изображен предлагаемый узел редуцирования ГРС.

Узел редуцирования газораспределительной станции состоит из рабочей (1) и резервной (2) линий редуцирования, подключенных к газопроводу высокого давления. На рабочей линии редуцирования (1) последовательно врезаны входной любой пневмогидроприводный запорный кран (3) надземного исполнения, например, 11ЛС 660 п, два любых регулятора давления газа (4-5), например, РДУ 80-01_, любое устройство для контроля потока газа (6), например, датчик типа СУПТ 202Ех, и выходной пневмогидроприводный запорный кран (7). На резервной линии редуцирования (2) последовательно врезаны входной пневмогидроприводный запорный кран (8), два регулятора давления газа (9-10), любое устройство для контроля потока газа (11) и выходной пневмогидроприводный запорный кран (12). Регуляторы давления (4, 5, 9, 10) соединены между собой газопроводом импульсного газа (13), вход которого подключен к газопроводу высокого давления. На газопроводе (13) установлен любой фильтр-осушитель (14), например, фильтр типа ФСГ.

Входы рабочей (1) и резервной (2) линий редуцирования, газопровод импульсного газа (13) подключены к газопроводу высокого давления, выходы (1) и (2) подключены к выходному газопроводу. Краны (3,7-8,12) и устройства для контроля потока газа (6,11) подключены линиями телемеханики (15) к диспетчерскому пульту (16) газораспределительной станции.

Узел редуцирования ГРС работает следующим образом.

Отрывают краны (3, 7-8, 12), резервную линию редуцирования (2) и регуляторы (9, 10) настраивают на 10% меньше от заданного выходного давления. Подают импульсный газ из газопровода высокого давления по газопроводу (13) через фильтр (14). Фильтром (14) импульсный газ очищают от примесей и влаги и подают на регуляторы (4, 5) рабочей линии редуцирования (1). Подают газ из газопровода высокого давления по рабочей линии редуцирования (1), устройством (6) регистрируют параметры потока газа (определяют какая линия редуцирования создает рабочее давление газа) и передают их на пульт (16) диспетчера по линиям телемеханики (15).

При незапланированном повышении давления в узле редуцирования, вызванного неисправностью рабочей линии редуцирования (1), устройством контроля (6) считывают данные о повышении давления и по линиям телемеханики (15) передают их на диспетчерский пульт (16). С диспетчерского пульта (16) по средствам линий телемеханики (15) перекрывают кран (3) и отключают линию (1) от подачи газа. В следствии расхода газа потребителем, давление на выходе ГРС будет снижаться (по соглашению с потребителями газа перепад давления с ГРС допускается ±10%). При достижении давления меньше 10% от значения заданного выходного давления резервную линию редуцирования (2) с регуляторами (9, 10) запускают в работу. Поток газа направляют через линию (2), устройством для контроля потока газа (11) фиксируют движение и передают сигнал на диспетчерский пульт (16). Диспетчер видит, что линия редуцирования (2) находится в работе.

Пример 1. Работа узла редуцирования при штатном режиме работы ГРС.

Потребителю необходимо подать газ с давление 0,6 МПа. Для достижения необходимых значений работы ГРС отрывают краны (3, 7-8, 12). Подают импульсный газ из газопровода высокого давления по импульсному газопроводу (13) через фильтр (14). Фильтром (14) импульсный газ очищают от примесей и влаги. Очищенный газ подают на регуляторы (4-5, 9-10).

Резервную линию редуцирования (2) и регуляторы (9-10) настраивают на 0,54 МПа (10% меньше параметров значений рабочего давления). Газ с давлением 0,54 МПа подают на выход ГРС. В резервной линии редуцирования (2) создают поток газа и посредством устройства для контроля потока газа (11) передают на пульт диспетчера по линиям телемеханики (15) сигнал о том, что данная нитка находится в рабочем состоянии. В линии редуцирования (1) поток газа отсутствует и через устройство для контроля потока газа (6) сигнал диспетчеру не поступает.

Затем рабочей линией редуцирования (1) задают давление 0,6 МПа. Через устройство для контроля потока газа (6) сигнал о движении газа подают на диспетчерский пульт (16). Давление на выходе ГРС поднимается до 0,6 МПа, при этом регулятор (10) на линии (2) закрывают и газ через линию редуцирования (2) перестают подавать на выход, соответственно, через устройство для контроля потока газа (11) сигнал перестают подавать.

Потребителю поступает газ с давлением 0,6 МПа.

Пример 2. Работа узла редуцирования при несанкционированном снижении давления.

На ГРС «Полянки» зарегистрировано незапланированное понижения давления ниже 0,6 МПа. Причина понижения - выход из строя рабочей линии редуцирования (1). При достижении на выходе давления 0,54 МПа автоматически включают в работу резервную линию (2) и поток газа направляют через нее, соответственно, устройством для контроля потока газа (11) подают сигнал на диспетчерский пульт (16), поскольку устройством для контроля потока газа (6) сигнал подавать уже невозможно.

Через стандартные системы сигнализации на ГРС на диспетчерский пульт (16) передают информацию, что зарегистрировано снижение выходного давления с ГРС до минимально допустимых значений - 0,54 МПа. Диспетчер по полученному сигналу с устройства для контроля потока газа (11), переданного посредством линий телемеханики (15), видит, какая из ниток неисправна, и передает данную информацию ремонтной бригаде.

Пример 3. Работа узла редуцирования при несанкционированном увеличении выходного давления.

На пульт диспетчера ГРС «Полянки» посредством устройства (6) и линий телемеханики (15) поступают данные о увеличении давления выше 0,6 МПа в узле редуцирования (по соглашению с потребителями перепад давления газа с ГРС допускается ±12%). Во времени давление продолжает расти, что свидетельствует о неисправности в регуляторах (4-5) рабочей нитки (1). При достижении давления 0,672 МПа автоматически открывают стандартные предохранительные клапаны, расположенные в узле переключения ГРС, и начинают сброс газа в атмосферу. При этом давление продолжает расти, поскольку сечение предохранительных клапанов рассчитано на пропускную способность газа, обеспечивая превышение давления в выходном трубопроводе не более чем 0,672 МПа. В данном случае неисправность в регуляторах (4-5) рабочей нитки (1) повлияла на полное открытие предохранительных клапанов на проход, вследствие чего клапаны не обеспечивают сброс необходимого объема газа и давление продолжает расти выше 0,672 МПа. Установленный в узле переключения клапан СППК4Р-80-16 при выходном давлении 0,672 должен обеспечить пропуск 1,5 м³ газа в секунду (два клапана 3 м³), что составляет 10,8 тыс.м³ в час. Расход газа потребителю перед выходом из строя регуляторов линии (1) составлял 5 тыс.м³ в час. После неисправности регуляторов (4-5) при давлении 0,673 МПа расход газа составил 16 тыс.м³ в час, что превысило суммарный расход газа на потребителя и пропускную способность СППК4Р-80-16 в количестве двух штук (стандартная комплектация ГРС).

Устройством для контроля потока газа (6) передают сигнал о наличии потока газа. С устройства (11) сигнал отсутствует (линия (2) в резерве). Диспетчер владеет информацией какая линия в работе и какая линия неисправна. При достижении критических параметров 0,673 МПа, с целью предотвращения рисков разрушения оборудования и остановки потребителей газа, с диспетчерского пульта (16) по линиям телемеханики (15) перекрывают кран (3) и отключают линию (1) от подачи газа. В следствие расхода газа потребителем давление на выходе ГРС снижается до 0,54 МПа, резервную линию редуцирования (2) с регуляторами (9,10) автоматически запускают в работу.

Пример 4. Работа узла редуцирования при загрязнении газа, поступающего на ГРС.

25.12.2022 года поступила информация, что температура точки росы по воде в газе газопровода-отвода к ГРС «Полянки» достигла критических параметров ТТРв=4°С при температуре газа в газопроводе Т=2°С. Данная ситуация привела к образованию гидратов в оборудовании ГРС.

На ГРС «Полянки» предусмотрены фильтры на импульсных газопроводах для управления трубопроводной арматуры. На импульсных газопроводах управления регуляторами давления данные фильтры отсутствуют. По линиям телемеханики на диспетчерский пульт (16) подают сигнал о незапланированном падении давления на ГРС с 0,4 МПа до 0,368 МПа (8% - порог срабатывания системы сигнализации). Диспетчер направляет бригаду на ГРС «Полянки».

Причиной падение выходного давления стало прекращение подачи импульсного газа для управления регуляторами давления из-за образования льда (гидратов), которые возникли в оборудовании самого регулятора. При проверке фильтров на импульсных газопроводах трубопроводной арматуры было установлено, что вода и инородные включения задержаны фильтрующими устройствами. Трубопроводная арматура находилась в исправном состоянии и дистанционно управлялась с диспетчерского пульта (16).

Наличие фильтров на линиях управления регуляторами давления предотвратило бы несанкционированное понижение давления газа с ГРС.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить безопасность узла редуцирования газораспределительной станции. Устройства контроля потока газа, установленные на рабочей и резервной линиях и подключенные линиями телемеханики к диспетчерскому пульту ГРС, позволяют диспетчеру определить, какая из линий находится в работе, а на какой линии возникли неисправности, позволяют контролировать и управлять параметрами потока газа (т.е. давлением) в самом узле редуцирования, что существенно снижает риск аварий на самой ГРС и в сетях потребителей газа, а также риск возникновения незапланированных выбросы газа в атмосферу. Фильтр-осушитель, установленный на газопроводе импульсного газа, очищает импульсный газ от примесей и влаги, за счет чего снижается риск нарушение работы регуляторов из-за гидратообразования в них.

Изобретение относится к области практического применения в системах редуцирования газа на газораспределительных станциях (ГРС), в состав которых входит узел редуцирования газа. Технический результат заключается в повышении безопасности узла редуцирования газораспределительной станции. Предложен узел редуцирования газораспределительной станции, содержащий рабочую (1) и резервную (2) линии редуцирования с последовательно установленными на каждой из них входными пневмоприводными запорными кранами (3, 8), рабочим (4, 5) и резервным (9, 10) регуляторами давления газа, выходными пневмоприводными запорными кранами (7, 12), газопровод импульсного газа (13). Узел редуцирования дополнительно содержит два устройства для контроля потока газа (6, 11), установленные на рабочей (1) и резервной (2) линиях редуцирования и подключенные линиями телемеханики (15) к диспетчерскому пульту (16) газораспределительной станции, фильтр-осушитель (14), установленный на газопроводе импульсного газа (13). 1 ил.

Узел редуцирования газораспределительной станции, содержащий рабочую и резервную линии редуцирования с последовательно установленными на каждой из них входными пневмоприводными запорными кранами, рабочим и резервным регуляторами давления газа, выходными пневмоприводными запорными кранами, газопровод импульсного газа, отличающийся тем, что дополнительно содержит два устройства для контроля потока газа, установленные на рабочей и резервной линиях редуцирования и подключенные линиями телемеханики к диспетчерскому пульту газораспределительной станции, фильтр-осушитель, установленный на газопроводе импульсного газа.