Эффективность использования газоперекачивающих агрегатов различной единичной мощности на магистральных газопроводах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.19, кандидат технических наук Чурикова, Мария Михайловна

• Чурикова, Мария Михайловна
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чурикова, Мария Михайловна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ СТРАНЫ

1.1. Режимы работы магистральных газопроводов

1.2 Взаимосвязь технологических и энергетических показателей трубопроводного транспорта природных газов

1.3 Типы газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций и их характеристики

1.4 Основные направления развития энергосберегающих технологий трубопроводного транспорта природных газов в газотранспортных системах страны

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГТУ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ

2.1. Работа газотурбинных установок на частичных нагрузках

2.2. Способы теплотехнического совершенствования цикла ГТУ

2.3. Влияние периодической очистки проточной части осевого компрессора на повышение мощности и КПД ГТУ

2.4. Эталонный газотурбинный агрегат

2.5. Технико-экономическое сопоставление показателей электроприводных и газотурбинных газоперекачивающих установок

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТРАНСПОРТА ГАЗА В УСЛОВИЯХ ПЕРЕМЕННОЙ ПОДАЧИ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ РАЗЛИЧНОЙ ЕДИНИЧНОЙ МОЩНОСТИ

3.1. Выбор минимального числа рабочих агрегатов в условиях переменной подачи газа по газопроводу

3.2. Фактические режимы работы компрессорных станций в условиях переменной подачи газа по газопроводу в течение года

3.3 Обоснование целесообразности использования на КС агрегатов с различной единичной мощностью (на примере условной КС)

3.4 Технико-экономическое обоснование сроков замены газотурбинных агрегатов на компрессорных станциях

Выводы по третьей главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эффективность использования газоперекачивающих агрегатов различной единичной мощности на магистральных газопроводах»

Из множества проблем стоящих перед газовой промышленностью и, в значительной степени, определяющих ее рентабельность, без преувеличения в число главных (не принижая внимание вопросу обеспечения безотказной работы газотранспортного оборудования и бесперебойной поставки газа на нужды отечественной промышленности и в зарубежные страны) необходимо выделить проблему снижения; расхода газа на собственные нужды газовой промышленности и усилить внимание к вопросам экономии природного газа по стране в целом.

Дело в том, что в настоящее время основные действующие газовые месторождения - Медвежье, Уренгойское, и Ямбургское, являющиеся одними из основных источников газоснабжения страны и экспортных поставок, газа, перешли в стадию падающей; добычи и без: введения в: эксплуатацию дожимных компрессорных станций все труднее становится обеспечить плановый режим поставки газа потребителям.

В условиях острого дефицита топливно-энергетических ресурсов* первоочередное значение приобретают задачи, связанные с, повышением эффективности их использования: Экономия энергетических ресурсов на современном этапе развития экономики страны является наиболее эффективным направлением при решении любых задач, стоящих перед промышленностью.

В настоящее время отрасль, добывая немногим более 560-570 млрд. м3 газа в год ежегодно, на собственные нужды расходует около 45-50 млрд. м3 газа, причем значительная часть расходов этого газа в отрасли связана с эксплуатацией газотурбинных газоперекачивающих агрегатов, на компрессорных станций магистральных газопроводов.

Учитывая, что основным потребителем природного газа при его транспорте по магистральным газопроводам являются: компрессорные станции (277 KG)< с установленными на них свыше 4000 газоперекачивающими агрегатами (ГПА), эксплуатируемых по разным причинам на относительно низких КПД (в среднем на уровне 24-27 %), проблема снижения энергозатрат в отрасли должна быть в первую очередь направлена на повышение эффективности работы компрессорных станций за счет введения энергосберегающих технологий транспорта газа с оптимизацией режимов работы как самих ГПА, так и сопутствующего их газотранспортного оборудования, сокращение потерь и утечек газа и т.д.

Проблемой снижения энергозатрат при транспорте газа занимались и занимаются многие ученые и организации. Среди них в первую очередь следует отметить такие организации как: ООО «ВНИИГАЗ», ДОАО «ОРГ-ЭНЕРГОГАЗ», ООО «НИИгазэкономика» и другие. Среди ученых, занимавшихся проблемой энергосбережения на КС, следует отметить: Будзуляка Б.В., Буховцева Б.М., Галиуллина З.Т., Зарицкого С.П., Засецкого В.Г., Калинина А.Ф., Козаченко А.Н., Леонтьева Е.В., Лопатина А.С., Никишина В.И., Новоселова Е.В., Поршакова Б.П., Щуровского В.А. и многих других, результаты трудов которых используются с целью снижения энергозатрат в трубопроводном транспорте.

В целях экономии энергозатрат на компримирование газа возникает необходимость в исследовании режимов работы магистральных газопроводов с установленными на них компрессорными станциями.

Режимы работы магистральных газопроводов, как известно, характеризуются неравномерностью подачи газа в течение года и из года в год, что приводит к неравномерному использованию установленного газотранспортного оборудования, снижению среднегодовой загрузки газоперекачивающих агрегатов и, как следствие, перерасходу топливного газа из-за отклонения реальных режимов работы ГПА от оптимальных.

Анализ состояния и режимов работы газотранспортной системы страны показывает, что разработка и внедрение энергосберегающих технологий с целью экономии энергозатрат на нужды перекачки здесь может быть связана прежде всего с реконструкцией и заменой морально устаревшего и изношенного газотранспортного оборудования, оптимизации технологических режимов работы газопроводов с повышением качества технического обслуживания и ремонта газоперекачивающего оборудования с развитой системой их диагностического состояния.

Увеличение объемов транспортируемого газа может быть достигнуто за счет снижения затрат топливного газа на транспорт. Газовая промышленность, обеспечивая добычу, транспортировку и переработку природного газа является и крупнейшим его потребителем. Технологические процессы требуют больших энергетических затрат, расходы топливного газа в газоперекачивающих агрегатах составляют 80-90% от суммы эксплуатационных затрат на обслуживание ГПА. Зная, что 20% магистральных газопроводов уже отработали нормативный срок службы - 33 года и 40% находятся в эксплуатации 20-33 лет, что в свою очередь приводит к перерасходу топливного газа, проблема экономии природного газа весьма актуальна.

В связи с этим разработка и реализация мероприятий, направленных на повышение эффективности транспорта газов с сокращением энергетических затрат на перекачку, являются важнейшими и наиболее актуальными в данной отрасли. Это положение в значительной степени усиливается, если принимать во внимание непрерывный рост стоимости энергоресурсов, увеличение себестоимости транспорта газа и невозобновляемость его природных ресурсов.

На основание выше сказанного в настоящей работе значительное внимание уделено оценке режимов работы газоперекачивающих агрегатов на КС в условиях переменной подачи газа по газопроводу, ее влияния на число рабочих агрегатов, а также оценке состояния ГПА на КС. Эффективности использования на газопроводах оптимальных типов привода с рассмотрением основных направлений повышения эффективности их работы, разработки новой технологии транспорта газа с использованием ГПА различной единичной мощности в условиях значительных колебаний в подаче газа по газопроводу с целью повышения загрузки и эффективности работы КС с учетом изменения температуры наружного воздуха в разрезе года. Помимо этого в настоящей работе оценено влияние чистки осевого компрессора от загрязнений на повышение мощности и КПД агрегата и рассмотрена стратегия замены физически изношенного и морально устаревшего ГПА на КС.

Степень важности разработки и внедрение энергосберегающих технологий определяется положениями известного федерального закона «Об энергосбережении» (№ 28-фЗ от 3.04.96), а также положениями Концепции энергосбережения отрасли, разработанной и принятой ОАО «Газпром» в 2001г[34].

Заключение диссертации по теме «Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ», Чурикова, Мария Михайловна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Анализ режимов работы магистральных газопроводов показывает, что относительная амплитуда колебаний в центрально-промышленных районах страны в течение года характеризуется величиной относительной амплитуды колебаний в подаче газа (/? ) равной 0,15 - 0,20 и выше.

2. Показано, что среднегодовая гидравлическая загрузка ГПА в зависимости от относительной амплитуды колебаний в подаче газа при ft равных 0,15 - 0,20 находится на уровне 0,65 - 0,70.

3. Проведена оценка влияния технологических и энергетических характеристик работы КС и прилегающих участков газопровода на изменение энергозатрат при транспорте газа.

4. Предложено понятие «эталонного» агрегата, упрощающее,проведение расчетов по оценке эффективности использования конкретных типов ГПА на проектной стадии при проведении модернизации или реконструкции КС.

5. Технико-экономическое сопоставление электроприводных и газотурбинных агрегатов как основных типов привода на КС свидетельствует в пользу ГТУ. Применение электроприводных агрегатов экономически может быть оправданно при цене на газ в 3 — 5 раз выше принятых расчетных цен (1000 рубЛООО м3).

6. Предложено уравнение, определяющее влияние переменной подачи газа по газопроводу на число рабочих ГПА на КС.

7. Показано, что использование агрегатов с различной единичной мощностью в условиях значительных колебаний подачи газа является эффективной энергосберегающей технологией. При этом экономия топливного газа для условной КС с установленной мощностью 50 МВт может достигать 10 — 15 млн. м /год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Чурикова, Мария Михайловна, 2009 год

1. Альбом характеристик центробежных нагнетателей природного газа.-М.: Мингазпром, Союзоргэнергогаз, ВНИИГАЗ, 1986. — 98 с.

2. Ашарина O.K., Хворов Г.А. Оценка эффективности энергосбережения в транспорте газа. // Газовая промышленность, 2006, № 3. с. 12-15.

3. Белоконь Н.И. Термодинамические процессы газотурбинных? двигателей. М.: Недра, 1969. - 128 с.

4. Белоконь Н.И. Термодинамика.- М.: ГЭИ, 1954. 416 с.

5. Богорадовский Г., Шайдак Б., Юдович Б. Б. АОЗТ НИКТИТ Газотурбинный агрегат «Надежда». // Газотурбинные технологии, 2001, № 1. -с. 17-19.

6. Бойко A.M., Будзеляк Б.В., Поршаков Б.П. Состояние и перспективы развития газотранспортной системы страны. Известия вузов, .Нефть и газ. 1997, № 1.-е. 64-74.

7. Бойко1. A.M., Леонтьев Е.В. Концепция энергосбережения в: транспорте газа. / Материалы семинара 2 й?Международношспециализированной выставки «Энергосбережение - 2000» - М.: ООО «ИРЦ Газпром» 2000, март. - с. 28-39.

8. Будзуляк Б.В. Методология повышения эффективности эксплуатации системы трубопроводного транспорта газа на стадии развития и реконструкции. М!. «Недра; 2003. 170 с.

9. Будзуляк Б.В., Пашин С.Т., Китаев С.В., Шаммазов A.M., Байков И;Р. Повышение эффективности режимов работы компрессорных станций. // Газовая промышленность, 2005, № 1. с. 43-46.

10. Будзуляк Б., Шайхутдинов А., Щуровский В. К вопросу о повышении: эффективности транспортировки газа в России. // Газотурбинные технологии; 2005, ноябрь-декабрь, с. 2-4.

11. Бучнев-0:А., Емельяшина ЮШ1 Влияние?цен на газона; реформирование электроэнергетического ' комплекса. // Газовая промышленность,2005, № 1. — с. 14-18.

12. Васильев А., Синицын Ю., Щуровский В. ООО «ВНИИГАЗ». Методы оценки эксплуатационных затрат газотурбинных ГПА в инвестиционных проектах. // Газотурбинные технологии, 2002, № 2. - с. 34-36.

13. Вертепов А.Г. Метод оценки выходных показателей ГТУ в эксплуатационных условиях. // Газовая промышленность, 2001, № 3, с.31-33.

14. Волков М.М. , Михеев A.JL, Конев К.А. Справочник работника газовой промышленности. М.: Недра, 1989. - 286 с.

15. Временные методические указания! по определению коммерческой эффективности новой техники в ОАО «Газпром». М4. ИРЦ «Газпром»,2001.-39 с.

16. Газоперекачивающий агрегат нового поколения «Нева-16» / Агеев Ю., Белов BI, Лобода Б., Юрочкин В., Булычев Н., Куприк В., Губанок И., Кубаров С. // Газотурбинные технологии, 2004, апрель. с. 2-4.

17. Газотурбинные установки на газопроводах / ПоршаковБ.П., Апостолов, А. А., Козаченко А.Н., Никишин В.И. М:.ФГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. —216с.

18. Газотурбинные энергетические и парогазовые установки. Газоперекачивающие агрегаты: Материалы* НТЦ им. A.M. Люльки. Рыбинск:2002. 12 с.

19. Галиуллин З.Т. Леонтьев Е.В. Интенсификация магистрального транспорта газа. М.: Недра, 1991.-271 с.

20. Завальный П.Н. Оптимизация работы сложной газотранспортной системы. // Газовая промышленность, 2002, № 9: с. 56-59^

21. Загоринский Э.Е., Булатова Н.И. Экономическая> эффективностьприменения электростанций собственных нужд // Газовая промышленность, 2002, № 12.-с. 64-66.

22. Иноземцев А.А., Сулимов- Д.Д., Пожаринский А.А., Торопчин С.В., ОАО «Авиадвигатель» ГТУ-27ПС - Перспективный газотурбинный привод сложного цикла. // Газотурбинные технологии, 2005, № 4. - с. 2-7.

23. Итоги и перспективы. // Газовая'промышленность, 2003, № 2. с.28.32.

24. Калинин А.Ф. Эффективность и регулирование режимов работы систем трубопроводного транспорта природного газа. М.: МПА-Пресс, 2004'. -168 с.

25. Каталог газотурбинного оборудования (Специализированный информационно-аналитический журнал «Газотурбинные технологии»). Рыбинск: ЗАО. // Газотурбинные технологии, 2006. - 240 с.

26. Козаченко А.Н., Никишин В.И. Основы ресурсосберегающих технологий трубопроводного транспорта природных газов.- М.: ГАНГ им. И:М. Губкина, 1996. 75 с:

27. Козаченко А.Н'., Никишин В.И., Поршаков Б.П; Энергетика трубопроводного транспорта газов: Учебное пособие. - М.': - ГУЩ Издательство

28. Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2001. 400 с.

29. Козаченко А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов. М. «Нефть и газ», 1999.-463 с.

30. Комплексная программа реконструкции и технического перевооружения объектов транспорта газа на период 2002-2006 гг. М.: ОАО «Газпром», 2001.

31. Концепция энергосбережения в ОАО «Газпром» на 2001-2010 гг. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2001. 66 с.

32. Кулишов С., Садыков В. Учет выработки ресурса при эксплуатации газотурбинных двигателей. // Газотурбинные технологии, 2004, апрель. - с. 2-4.

33. Леонтьев Е.В., Стурейко О.П., Щуровский В.А. Стратегия реконструкции газотранспортной системы ОАО «Газпром» // Газовая промышленность, 2003, № 10. с. 63-66.

34. Мельников А.П., Албул В.П., Винниченко Н.В. Оценка газоснабжения в электроэнергетике. // Газовая промышленность, 2006, № 3, с. 73-75.

35. Меньшов Б.Г., Беляев А.В., Ящерицын В.Н. Электроснабжение газотурбинных компрессорных станций магистральных газопроводов. -М.: Недра, 1985.- 164с.

36. Миллер А.Б. Всё наследство «Газпром'а». // "Огонёк", 2001, № 49, с. 22-29.

37. Научное обеспечение создания и внедрения на КС новых и модернизированных типов газотурбинных ГПА. Отчёт по договору 180.07.03. -М., ВНИИГАЗ, 2000. 30 с.

38. Никишин В.И. Энергосберегающие технологии в трубопроводном транспорте природных газов. М.: «Нефть и газ», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 1998. 352 с.

39. Никишин В.И. Методология модернизации! и реконструкции компрессорных станций с учетом требований энергосбережения и охраны окружающей среды. М.: ИРЦ Газпром, 1994. - 99 с.

40. Никишин В.И. Термодинамика газотурбинных установок. М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2000. - 81 с.

41. Новоселов Е.Ф., Гольянов А.И., Муфтаков Е.М. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации газопроводов. - М. Недра, 1982. -136 с.

42. Основы энергосберегающих технологий трубопроводного транспорта природных газов / Поршаков Б.П., Апостолов А.А., Калинин А.Ф., Купцов С.М., Лопатин А.С., Шотиди К.Х. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. - 180 с.

43. Основные направления развития и технико-технологические решения в газоперекачивающей технике для компрессорных станций/ Материалы научно-технического совета ОАО «Газпром», Москва, 2007, июнь.

44. Перечень приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» на 2002-2006 гг.- М.: ИРЦ Газпром, 2002. 14 с.

45. Повышение эффективности эксплуатации энергопривода компрессорных станций. / Б.П. Поршаков, А.С. Лопатин, A.M. Назарьина, А.С. Рябченко.- М.: Недра, 1992. 207 с.

46. Поршаков Б.П. Газотурбинные установки для транспорта1 газа и бурения,скважин. М.: Недра, 1982. 183 с.

47. Поршаков Б.П. Газотурбинные установки: Учебн. для вузов.- М.: Недра, 1992.-216 с.

48. Поршаков Б.П. Исследование особенностей использования газотурбинных установок на компрессорных станциях магистральных газопроводов: Автореф. Дис. докт. техн. наук.- М., 1972. 34с.

49. Реализация работ по энергосбережению в ОАО «Газпром» (И.Ш. Сайфуллин, Е.В. Дедиков, В.Г. Шептуцолов, Г.А. Хворов, Д.А. Крылов). «Газовая промышленность», 2005; №4. с. 84-86.

50. Ремизов В.В:, Зарицкий С.П., ЛопатинА.С. Целевая.комплексная программа noi созданию отраслевой-системы диагностики обслуживания газотранспортного оборудования компрессорных станций РАО «Газпром».

51. М.: ИРЦ РАО «Газпром», 1996.

52. Российская газовая энциклопедия / Р.И.Вяхирев, Н.К.Байбаков и др. М.: НИ «Большая российская энцикллпедия», 2004. 527 с.

53. Седых А.Д. Потери газа на объектах магистрального транспорта. -М: ИРЦ Газпром, 1993.

54. Седых А.Д., Галиуллин З.Т., Одишария Г.Э. Прогноз научно-технического прогресса в магистральном транспорте газа до 2015 года.- В кн: Юбилейный сб. науч. трудов "50 лет газопроводу Саратов-Москва", т. 1, М.: ИРЦ Газпром, 1996. с. 121-141.

55. Седых 3.С. Эксплуатация газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом: Справ, пособие.- М.: Недра. 203 с.5 8. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет двигателей. М. : Машиностроение, 1965. - 451с.

56. СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы.60; Соколовский М.И. Новые образцы оборудования, разработанные в рамках конверсии ОАО НПО «Искра» по заказу ОАО «Газпром» ( «Наука и техника в газовой промышленности», 1993 : 79 с.

57. Федеральный закон Российской Федерации №28-ФЗ от 3" апреля 1996 г. «Об энергосбережении». Принят Государственной Думой 13 марта 1996 г., одобрен Советом Федерации 20 марта 1996 г.

58. Челазнов А.А., Герасенков А.А., Даки Н.В., Великий С.Н; Использование регулируемого электропривода в транспорте газа «Газовая промышленность», 2005, № 11 с.27-28.

59. Чурикова М.М. Методология выбора числа и типа ГПА на КС // Научно-технический сборник «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт». М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2006, № 2. - с. 85-88.

60. Чурикова М.М. Окупаемость ГПА как фактор конкурентоспособности // «Управление качеством в нефтегазовом комплексе», 2008, № 3. с. 9-11.

61. Чурикова М.М. Технико-экономическое обоснование сроков замены газотурбинных агрегатов на компрессорных станциях // «Нефть, газ и бизнес», 2008, № 10. с. 71-72.

62. Чурикова М.М. Влияние переменной подачи газа по газопроводу на число рабочих агрегатов компрессорной станции // «Управление качеством в нефтегазовом.комплексе», 2008, № 4. с. 58-59.

63. Щуровский В.А. Выбор энергопривода для компрессорных станций магистральных газопроводов. // Газовая промышленность, 2005, №11-с. 23-26.

64. Щуровский В.А., Зайцев Ю.А. Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты. М.: Недра, 1994. - 196 с.

65. Щуровский' В.А. Исследование эксплуатационных характеристик газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом на компрессорных станциях магистральных газопроводов: Автореф. дис. . канд. тех. наук.-М., 1972.-20с.

66. Щуровский В.А., Левыкин А.П. Загрязнение и очистка проточных частей осевых компрессоров газотурбинных установок. — М. ВНИИЭгаз пром. Обз. информация. Серия: Транспорт и хранение газа, 1986, вып.11.

67. Щуровский В. Новое поколение ГТУ для магистральных газопроводов. // Газотурбинные технологии, 1999, июль-август. с. 8-13.

68. Щуровский В.А. Состояние и перспективы применения газотурбинных и компрессорных- технологий. // Газовая промышленность, 2003, № 2.-с. 41-44.

69. Щуровский В.А., Синицын Ю.Н. Оценка экономии топливного газа при реконструкции компрессорных станций. // Научно-техническийq kjсборник «Проблемы энергосбережения в газовой промышленности». М.: «ИРЦ Газпром», 1999, № 1-2.-с. 19-26.

70. Энергосбережение в трубопроводном транспорте газа. Апостолов А.А., Бикчентай Р.Н., Бойко A.M. и др. М. ГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000. - 176 с.

71. Энергосберегающие технологии при магистральном транспорте природного газа / Поршаков Б.П., Калинин А.Ф., Купцов С.М., Лопатин А.С., Шотиди К.Х. М.: МПА - Пресс, 2006. - 311 с.

72. Энергосберегающие технологии газовой индустрии/Под ред. А.И.Гриценко.- М.: 1995. 272 с.