Снижение вибрации обвязки поршневого компрессора природного газа

Повышение надежности работы газоперекачивающих агрегатов (ГПА) является одной из ключевых задач в газовой отрасли.

В настоящее время в газотраспортных и газодобывающих предприятиях ПАО «Газпром» эксплуатируются более 3900 ГПА различных типов и мощностей.

ГПА с поршневыми компрессорами активно эксплуатируются дочерним обществом ПАО «Газпром» ООО «Газпром ПХГ» в составе компрессорных цехов (КЦ) закачки газа в подземные хранилища.

Эксплуатация поршневых компрессоров характеризуются высоким уровнем вибрации трубопроводной обвязки (ТПО), обусловленным пульсациями давления газа и воздействием комплексных переменно-постоянных нагрузок.

Наличие при этом дополнительных статических и динамических нагрузок позволят утверждать о невозможности определения причин состояния системы «трубопровод - запорно-регулирующая арма­тура - аппараты - опоры» исключительно экспериментальными средствами. Процесс диагностирования такой системы должен опираться на построении ее математической модели и модели возмущений, измерении как статических, так и динамических ее характеристик, возмущающих сил в характерных точ­ках, идентификацию моделей по результатам измерений.

Появление новых физических явлений в процессе развития газовой отрасли таких как, высокие частоты возмущения газового потока; возможность радиальных газодинамических резонансов; автоколебания газового потока в области как низких, так и вы­соких частот; высокая турбулизация потока, динамическое иска­жение формы оболочки трубы,требуют расширенного представления о физических процессах происходящих в трубопроводных обвязках компрессорных цехов для создания более всецелых моделей статических и динамических процессов в них.

Цель работы – выявление закономерностей возникновения повышенной вибрации обвязки газоперекачивающего агрегата компрессорной станции с поршневым компрессором, с выдачей рекомендаций по снижению вибрации.

Задачи исследования:

- анализ причин и методов снижения вибраций технологических трубопроводов газоперекачивающих агрегатов с поршневыми компрессорами компрессорных станций;

- диагностическое обследование технологических трубопроводов газоперекачивающих агрегатов с поршневыми компрессорами компрессорных станций;

- разработка мероприятий по снижению вибрации обвязки поршневого компрессора природного газа.

Методы исследования

Выполнены расчеты частот пульсации технологического газа в линии нагнетания ГПА.

Посредством программного продукта ANSYS был применен метод конечных элементов.

Для получения оценочных данных о техническом состоянии трубопроводной обвязки использовался простой и эффективный метод статистического анализа – метод Байеса, в основу которого положена обобщенная формула Байеса, которая является одной из основных теорем теории вероятностей. Данная формула позволяет определить вероятность того, что произошло какое-то событие при существовании лишь косвенных признаков. Факторы, повлиявшие на эффективность решений, представляют собой случайные величины, для которых известны законы распределения вероятностей и другие статистические характеристики [1].

1 АНАЛИЗ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ И МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ

1.1 Описание технологической схемы газокомпрессорной станции

Основной задачей компрессорного цеха является реализация следующего процесса, который начинается с транспортировки технологического газа как сырья через систему распределительных узлов из магистрального газопровода. Комплексная очистка поступающего газового потока от механических включений, конденсата и влаги осуществляется посредством специализированных пылеулавливающих установок. Распределительная система обеспечивает оптимальное разделение газовых потоков перед этапом компримирования. Охлаждающие установки воздушного типа регулируют температурный режим компримированного газа. Финальный этап включает направленную подачу подготовленного газа через распределительные станции потребителям.

Компрессорный цех включает комплексное технологическое оснащение для эффективной транспортировки газа. Производственный комплекс оборудован системами трубопроводов с регулирующими механизмами, абсорберными установками и фильтрационными модулями для сепарации. Технологическая схема предусматривает многоступенчатую очистку газа через циклонные пылеуловители с последующим охлаждением среды в специализированных теплообменниках. Мощные газоперекачивающие агрегаты обеспечивают бесперебойную работу станции при поддержке вспомогательных систем подготовки пускового, топливного и импульсного газа. Современный узел замера контролирует количественные показатели транспортируемого продукта.

Вспомогательное оборудование компрессорных станций включает комплексный набор технических средств, необходимых для бесперебойной работы основных агрегатов. Масштабная система обеспечения включает складские помещения для горюче-смазочных материалов с развитой сетью маслопроводов, вспомогательные системы газоперекачивающих агрегатов и энергетические установки. Централизованное управление всеми процессами осуществляется через главный диспетчерский пункт, оснащенный современными автоматизированными системами контроля. Дополнительную надежность эксплуатации обеспечивает специализированное оборудование электрохимической защиты трубопроводной обвязки станции.

Природный газ представляет собой многокомпонентную газообразную смесь углеводородов, где преобладающим элементом выступает метан с химической формулой СН4, наряду с которым присутствуют более тяжелые углеводородные соединения. Данная субстанция включает азотные компоненты, диоксид углерода, водяные пары, серосодержащие вещества и инертные газы, что обуславливает повышенную пожаро- и взрывоопасность данного энергоносителя при транспортировке и хранении.

При содержании в воздухе метана от 4,4 до 17 % (нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения (НКПВ и ВКПВ) по объему образуется взрывоопасная смесь).

КЦ - осуществляет закачку газа в подземное хранилище. Диаметр газопровода на входе в КС - 1200 мм. Максимальное рабочее давление - 120 кг/см². Производительность – 5,2 млрд. м³ /год (проектная) и 4,8 млрд. м³/год (фактическая).

нет