Стремясь повторить опыт коллег ОАО “Гипрогаз-центр” разрабатывает проектную документацию по реконструкции электроприводных компрессорных станций КС “Смоленск” и КС “Карталинская”.
Проектными решениями предусматривается использование инновационного отечественного и зарубежного оборудования и систем для модернизации ЭГПА КС, адаптированных к особенностям существующего оборудования и режимам транспорта газа. Можно выделить следующие факторы повышения энергоэффективности и надежности КС, достигаемые средствами электропривода ГПА [3, 15, 20]:
- Методы, алгоритмы и технические средства безопасного пуска/останова ЭГПА (фазовый, мягкий, частотный и квазичастотный пуск средствами силовой полупроводниковой техники; подключение вспомогательных гон-ных двигателей, специальных обмоток основной машины; переключение режима нагрузки нагнетателей и т.п.). Основным техническим средством безаварийного запуска синхронных электродвигателей сегодня являются высоковольтные тиристорные преобразователи с оптимизированными под нагрузку законами управления и рациональным сочетанием технико-экономического критерия “себестоимость - ресурс машины”.
- Оборудование и алгоритмы для регулирования скорости вращения турбокомпрессора и обеспечения требуемой производительности газоподачи на выходе электроприводных ГПА средствами тиристорных регуляторов напряжения, гидродинамических муфт скольжения; вариантов преобразователей частоты (ПЧ) и напряжения питающей сети на базе автономных инверторов тока, непосредственных и матричных ПЧ. Последний из вариантов выгодно отличается высокими энергетическими характеристиками, регулировочными свойствами и расширенными функциональными возможностями реализации графиков газоподачи.
- Средства, системы и алгоритмы для обеспечения устойчивой работы ЭГПА при наличии режимных и случайных возмущений со стороны нагрузки, питающей сети и климатических воздействий. Для реализации этих задач используются инвариантные системы с регрессионными алгоритмами, комбинированные САР по основному технологическому параметру давления газа, а также автоматизированные системы регулирования возбуждения синхронных двигателей с микропроцессорными идентификаторами состояния угла нагрузки.
- Средства электромагнитного подвешивания валов центробежных нагнетателей и роторов приводных синхронных электродвигателей для реализации безмасляных технологий и безредукторных вариантов ЭГПА. Используются высокоскоростные асинхронные или синхронные машины в едином корпусе с турбокомпрессором, конструктивно обеспечивая отсутствие эксплуатационных затрат на маслосмазку подшипников скольжения, уплотнения подшипниковых узлов и смазочные материалы, а также сокращение площадей компрессорных цехов. Однако главное преимущество здесь - увеличение ресурса ГПА и оборудования КС в целом.
- Встроенные системы оперативного мониторинга и прогнозирования технического состояния электроприводных ГПА для непрерывного анализа параметров оборудования и реализации технологий технического обслуживания и ремонта по фактическому состоянию. Системы диагностики обеспечивают контроль основных показателей электрооборудования ЭГПА - нагрев обмоток статора, коммутационные перенапряжения питающей сети, вибрации характерных элементов, частичные разряды в высоковольтном оборудовании методом нейро-нечеткой логики и идентификацией на пульте дистанционного управления.
- Декомпозиция алгоритмов управления электроприводами турбокомпрессоров и адаптация под технологические режимы компрессорных цехов. При этом обеспечивается оптимизация расчета параметров электроприводных ГПА (оптимизация температуры газа регулированием скорости вентиляторов установок охлаждения и оптимизация скорости вращения нагнетателя для стабилизации давления по фактическим графикам работы) исходя из гидравлических расчетов газоподачи магистральных трубопроводов по критерию максимальной производительности.
- Алгоритмические и аппаратные средства системной координации работы нескольких электроприводных ГПА в рамках компрессорного цеха при работе нескольких агрегатов на одну нагрузку (трубу) и различных характеристиках турбокомпрессоров. Это способствует перераспределению мощностей между параллельно работающими агрегатами с целью равномерной и оптимальной загрузки всех работающих агрегатов и повышения общего КПД станции.
- Согласование работы различных систем в рамках КС (электроприводных ГПА, аппаратов воздушного охлаждения газа и масла, крановой арматуры, вспомогательных систем) для минимизации энергопотребления и обеспечения минимально достаточного давления газопровода. Это достигается координацией оптимальных параметров температуры, давления газа и производительности КС для каждого технологического режима.
- Средства электроснабжения со стабильными параметрами питающей сети (новые технические решения КРУ, микропроцессорные системы РЗ и А, кабели из сшитого полиэтилена, вдольтрассовое оборудование и т.п.), которые способствуют надежному энергообеспечению КС и улучшению электрической и электромагнитной совместимости электроустановок станции с питающей сетью.
- Мероприятия по обеспечению комфортных условий обслуживающему персоналу в помещениях КС в соответствии с действующими нормативами при условии максимального энергосбережения. Оптимальные условия микроклимата способствуют повышению производительности труда, адекватности принятия оптимальных решений в различных ситуациях, снижению вероятности ошибок и ущерба от аварий.
- Координация работы компрессорных цехов и станций с соседними по магистрали КС для повышения пропускной способности магистрального газопровода (согласование параметров газоподачи, давления и температуры газа).
- Комплекс мероприятий по снижению воздействия на экосистему в районе КС (контроль за соблюдением санитарных норм по выбросам, шумам, вибрации и т.п.).
Для технической реализации рассмотренных выше факторов в настоящее время отечественной и зарубежной промышленностью выпускаются современные системы и аппараты. Однако целесообразность их внедрения при модернизации КС следует оценивать путем технико-экономического анализа вариантов с учетом особенностей оборудования и технологических режимов каждой конкретной КС. При этом только рациональная и адресная реализация приведенных выше инновационных решений по модернизации электроприводных ГПА позволит получить современные конкурентоспособные системы привода для компримирования газа и обеспечить максимальное энергосбережение, высокую производительность и надежность работы КС МГ.
Выводы
- Приведенный статистический анализ современного состояния электроприводных компрессорных станций свидетельствует о том, что более 50% электроприводов турбокомпрессоров выработали свой ресурс, что отрицательно сказывается на эффективности и надежности их работы.
- Современные достижения в электромашиностроении, преобразовательной и микропроцессорной технике позволяют в ближайшее время провести модернизацию электроприводов ГПА с реализацией инновационных проектных решений на новом оборудовании, адаптируясь к особенностям работы конкретных КС. Учитывая необходимость использования на КС оборудования высокого технического уровня необходим технико-экономический анализ перспектив работы каждой КС, исходя из динамики развития газотранспортных потоков на ближайшие 20...30 лет и поэтапной энергоэффективной реализации современных ЭГПА.
- Поэтапную модернизацию электроприводных ГПА следует вести комплексно на основе анализа факторов повышения энергоэффективности и надежности инновационных решений и современного электрооборудования. Приводятся выводы по работе, рекомендации по использованию полученных результатов.
Приобететение доступа к файлам
ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.