ВВЕДЕНИЕ 15
1 АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
РАБОТЫ НАГНЕТАТЕЛЯ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 17
1.1 Общие понятия газодинамической системы технологического объекта .. 17
1.2 Анализ основных геолого-промысловых характеристик Заполярного
нефтегазоконденсатного месторождения 19
1.3 Элементы газодинамической системы 26
2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ АНТИПОМПАЖНОГО И ЦЕХОВОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ КОМПРИМИРОВАНИИ ГАЗА 32
2.1 Прогнозирование режимов работы дожимных компрессорных станций . 40
2.1.1 Математическая модель расчётов показателей работы дожимной
компрессорной станции 40
2.1.2 Выбор схем оснащения дожимных компрессорных станций 47
2.2 Расчёт антипомпажного и цехового регулирования работы
оборудования 54
2.2.1 Расчёт режимов работы дожимной компрессорной станции в одну
ступень сжатия 54
2.2.2 Расчёт режимов работы дожимной компрессорной станции с учётом
дополнительных объёмов газа 58
2.2.3 Расчёт оптимизационного варианта режимов дожимной компресорной
станции 64
2.2.4 Расчёт режимов работы дожимной компрессорной станции при пиковых
нагрузках 66
2.2.5 Анализ результатов расчёта режимов работы дожимной компрессорной
станции 71
2.3 Расчёт запаса устойчивости работы компрессорного оборудования 73
3 ВНЕДРЕНИЕ РЕГУЛИРУЮЩЕГО АНТИПОМПАЖНОГО КЛАПАНА С ЦЕЛЬЮ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА ПОДГОТОВКИ ГАЗА 82
3.1 Описание регулирующего антипомпажного клапана 82
3.2 Конструкция регулирующего антипомпажного клапана 85
3.3 Система управления регулирующим антипомпажным клапаном 88
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 94
4.1 Экономические показатели 95
4.2 Расчёт экономической эффективности проекта 96
4.3 Экономическая чувствительность 103
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 108
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 108
5.2 Производственная безопасность 110
5.3 Расчёт системы воздухообмена 115
5.4 Экологическая безопасность 117
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 127
Приложение А 132
Приложение Б 135
Приложение В 13
Заполярное нефтегазоконденсатное месторождение является одним из крупнейших нефтегазоносных месторождений. Начальные геологические запасы газа составляют 186 миллиардов кубометров. При таких больших объёмах перекачиваемой среды должна обеспечиваться надежная работа компрессорных станций, путём предоставления газодинамической устойчивости центробежных компрессоров. Вследствие потери по различным причинам этой газодинамической устойчивости в нагнетателе возникает режим помпажа, который характеризуется сильными колебаниями расхода и давления газа, что часто приводит к аварийным остановкам с крупными поломками элементов компрессора.
В силу принимаемых проектных решений (определяемых, например, стремлением получить заданное давление нагнетания меньшим числом ступеней и, как следствие, применением высоконапорных рабочих колес), ЦК имеют достаточно хорошую газодинамическую характеристику и относительно невысокий запас устойчивой работы. Поддержание заданного конечного давления при расходах меньших расчетного и постоянных частотах вращения роторов производится в основном дросселированием газа на линии всасывания и байпасным сбросом с линии нагнетания, т.к. значительную часть времени (не менее 50%) эти машины работают на этих режимах. Поэтому научно-исследовательские работы, направленные на решение этой задачи, являются весьма актуальными.
Целью данной магистерской работы является обоснование эффективности применения антипомпажного регулирования на Заполярном нефтегазоконденсатном месторождении (ЯНАО).
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Определить главные общие понятия и элементы газодинамической системы технологического объекта;
2. Проанализировать основные геолого-промысловые
характеристики Заполярного нефтегазоконденсатного месторождения ;
3. Выполнить расчёт антипомпажного регулирования работы оборудования;
4. Подобрать регулирующее устройство для достижения антипомпажного регулирования центробежного компрессора;
5. Проанализировать эффективность выбранного способа регулирования.
Защищаемые положения:
1. Эффективность работы нагнетателя определяется следующими минимальными значениями газодинамических характеристик, используемых центробежных компрессоров Заполярного нефтегазоконденсатного месторождения:
- Производительность (расход газа) центробежного компрессора 150 м3/мин;
- Частота вращения ротора 3200 об/мин.
2. Достижение увеличения запаса газодинамической устойчивости работы компрессора на 41-42%, за счёт внедрения в работу регулирующего антипомпажного клапана.
В результате проведенного исследования были определены газодинамические характеристики, влияющие на эффективность работы нагнетателя. Главными, обеспечивающие поддержание конечного давления, являются производительность компрессора, т.е. расход газа и частота вращения ротора, резкое снижение которых приведет к опасности возникновения вредоносного явления. Также проанализированы современные способы регулирования центробежного компрессора, как следствие, найдено решение, позволяющее избежать возникновения помпажа. Решением является внедрение регулирующего клапана, за счёт чего увеличивается запас устойчивости работы компрессорного оборудования в условиях большого объёма перекачиваемого газа. Запас устойчивости работающих агрегатов Заполярного месторождения составил в пределах 41 - 42% от границы помпажа.
Чтобы избежать пагубного воздействия помпажного явления, требуется на всех режимах работы компрессора обеспечить антипомпажное регулирование для поддержания стабильной работы агрегата.
Преимущества установки этого клапана на пусковом контуре газоперекачивающего агрегата преобладают над значительной стоимостью в силу специфики антипомпажного регулирования. Оптимальной конструкцией регулирующего органа является осесимметричная модель, обладающая высокой пропускной способностью, что особенно важно в такой области, как антипомпажное регулирование компрессоров.
Таким образом, полученная система не только выполняет антипомпажную защиту центробежного компрессора, позволяя реализовывать традиционные функции открытия-закрытия клапана в различных режимах работы газоперекачивающего агрегата, но и обеспечивает регулирование по основным параметрам нагнетателя вблизи границы его устойчивой работы, что обеспечивает наибольшую эффективность газоперекачивающего агрегата.
Представленное решение по защите и предотвращению возникновения помпажа позволит избежать пагубное воздействие данного явления, обеспечит длительный срок службы агрегата без остановки функционирования технологического процесса. Это приведет к высокой наработке на отказ, увеличению ресурса, сохранению материалов и материальных средств.
