СОВРЕМЕННЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СХЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АППАРАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА

Мочалин Д.С.

Аспирант, Нижегородский государственный технический университет

СОВРЕМЕННЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СХЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АППАРАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА

Аннотация

Рассмотрены процессы, происходящие в системе электроснабжения электропривода АВО газа. Проведен анализ оптимизирующих алгоритмов работы на основе созданных математических моделей систем электроснабжения АВО газа.

Ключевые слова: компрессорная станция; аппарат воздушного охлаждения газа; математическая модель; автоматизированный частотно-регулируемый электропривод, автоматизированный электропривод.

Mochalin D.S.

Postgraduate student, Nizhny Novgorod State Technical Univetsity

MODERN PRINCIPLES OF CREATION OF SCHEMES OF POWER SUPPLY OF DEVICES OF AIR COOLING OF GAS

Abstract

The processes happening in system of power supply of the AVO electric drive of gas are considered. The analysis of optimizing algorithms of work on the basis of the created mathematical models of systems of power supply of AVO of gas is carried out.

Keywords: compressor station; device of air cooling of gas; mathematical model; the automated frequency and adjustable electric drive, the automated electric drive.

Рассмотрены особенности построения современных схем электроснабжения аппаратов воздушного охлаждения газа, принципы их функционирования, управления и методы совершенствования автоматизированного электропривода аппаратов воздушного охлаждения газа.

Ключевые слова: компрессорная станция; газоперекачивающий агрегат; аппарат воздушного охлаждения газа; автоматизированный частотно-регулируемый электропривод, автоматизированный электропривод.

Основными технологическими агрегатами компрессорных станций (КС) магистральных газопроводов (МГ) являются:

- газоперекачивающие агрегаты (ГПА), которые обеспечивают восстановление штатных параметров давления природного газа в трубопроводах после его транспорта (перекачивания) по линейным участкам МГ путем компримирования на входе с КС;

- установки или аппараты воздушного охлаждения (АВО) газа, предназначенные для снижения температуры газа, нагретого после компримирования в ГПА, путем теплообмена с окружающим воздухом до значений.

Основными потребителями электроэнергии на компрессорной станции с газотурбинными газоперекачивающими агрегатами являются электродвигатели с короткозамкнутым ротором: маслонасосов, пожарных насосов, компрессоров, вентиляторов общеобменной вентиляции, вентиляторов воздушного охлаждения газа и запорно-регулирующей аппаратуры.

В качестве примера рассмотрим количественный состав нагрузки АВО газа на компрессорных станциях (КС) «Южного Потока» газопровода «Уренгой-Новопсков» на участке «Петровск-Писаревка», рис. 1.

Рис. 1 - Установленная и расчетная мощность АВО газа на КС по «Южному потоку»

Величина расхода электроэнергии на АВО газа по сравнению с расходом электроэнергии на компрессорных станциях представляется на рис. 2.

Рис.2 - Величина расхода электроэнергии на АВО газа и КС

Проведя анализ величины расхода электроэнергии видно, что основным потребителем электроэнергии на газотурбинной компрессорной станции и в газотранспортной системе в целом является электропривод аппарата воздушного охлаждения газа. Охлаждение газа является наиболее энергоемким процессом (от 22 % и до 48 % расхода электроэнергии на газотурбинной компрессорной станции).

Построение схемы электроснабжения АВО газа осуществляется на основании СТО Газпром 2-6.2-149-2007 «Категорийность электроприемников промышленных объектов ОАО «Газпром»:

- АВО газа на компрессорных станциях запитывается по второй категории надежности электроснабжения;

- АВО газа на компрессорных станциях в условиях вечномерзлых грунтов и в особых условиях работы цеха либо при давлении газа более 76 кг/см² запитываются по первой категория надежности электроснабжения.

Электроснабжение АВО газа выполняется по радиальной схеме, различают три схемы построения управления двигателями аппаратов воздушного охлаждения газа: прямой пуск, плавный пуск и частотно-регулируемый.

Анализ схем электроснабжения показывает, что на потребление электрической энергии влияют следующие факторы:  конструктивные и эксплуатационные характеристики  теплообменных секций АВО и вентиляторов,  технические характеристики электродвигателей,  технические характеристики трансформатора и кабельной линии,  технические характеристики коммутационно-регулирующей аппаратуры,  алгоритм управления электродвигателями вентиляторов при изменении режимных параметров охлаждаемого продукта.

Автоматизация управления процессом  охлаждения АВО газа позволит: минимизировать суммарное включение электродвигателей и общую продолжительность их работы в установившемся режиме; уменьшить потребление электроэнергии, возможность снижения на 10-15%.

Применение частотно-регулируемого привода является наиболее эффективным для двигателей с достаточно большим cosφ≥0,8. Пуск асинхронных двигателей с меньшим cosφ, существенно затягивает процесс запуска по времени, а в определенных условиях может завершиться «зависанием».

При применении частотно-регулируемого привода необходимо выполнять технико-экономическое обоснование с расчетом энергетической эффективности потребления электроэнергии на компрессорной станции.

Основные направления совершенствования автоматизированного электропривода АВО газа:

- построение системы электроснабжения АВО газа с применением современных серийных преобразователей частоты и современного серийного электрооборудования;

- интегрирование локальных микропроцессорных систем управления ЭГПА и АВО с системами диагностики, создавая технически законченные, многофункциональные и недорогие системы;

- повышение надежности работы путем интеграции локальных автоматизированных электроприводов в АСУ КС и оптимизация их работы по критериям качества выходных технологических параметров.