На правах рукописи

ПОЛОЗОВ Владимир Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТРАНСПОРТА

ГАЗА С МЕСТОРОЖДЕНИЙ, НАХОДЯЩИХСЯ НА ПОЗДНЕЙ

СТАДИИ РАЗРАБОТКИ

Специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2013

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный минеральносырьевой университет «Горный» и ООО «Газпром добыча Надым»

Научный руководитель член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор Ермилов Олег Михайлович

Официальные оппоненты:

Аксютин Олег Евгеньевич доктор технических наук, ОАО «Газпром», Департамент по транспортировке, подземному хранению и использованию газа, начальник Департамента Перевезенцев Виктор Тимофеевич кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет», кафедра «Тепловые двигатели», доцент

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М.Губкина»

Защита состоится « 24 » декабря 2013г. в 16 ч. 00 мин. на заседании диссертационного Совета Д 212.224.10 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный»

по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд.1166.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный»

Автореферат разослан « 22 » ноября 2013 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ НИКОЛАЕВ

диссертационного совета Александр Константинович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований.

Эксплуатация газоперекачивающих агрегатов на дожимных компрессорных станциях газовых месторождений обладает рядом специфических особенностей в сравнении с компрессорными станциями магистральных газопроводов. Это в первую очередь:

компримирование сырого и неочищенного газа, приводящая к снижению технического состояния газоперекачивающих агрегатов в процессе эксплуатации; большая неравномерность переменных режимов работы газоперекачивающих агрегатов на дожимных компрессорных станциях в зависимости от условий потребления газа; расположение компрессорных станций в районе сложных климатических и геокриологических условий Крайнего Севера.

Проектные решения, заложенные при строительстве большинства существующих дожимных компрессорных станций газовых месторождений на поздней стадии разработки основаны на научнотехнической базе 70-80гг. и прогнозных темпах снижения пластового давления газа на начальных этапах разработки месторождений. Их характерной особенностью является необходимость увеличения напора по мере снижения пластового давления газа для обеспечения его дальнейшего транспорта. ГПА эксплуатируются с крайне низким коэффициентом полезного действия.

В этой ситуации остро стоит проблема повышения энергетической эффективности, экологической безопасности и эксплуатационной надежности установленного оборудования, проведения своевременной модернизации и технического перевооружения ДКС с учетом их технического уровня, свойств и специфики. Проводимые исследования направлены на реализацию «Концепции энергосбережения и повышения энергоэффективности на период 2011–2020гг.» и Экологической политикой ОАО «Газпром». Рассмотрение ряда этих вопросов, образующих пути решения проблемных ситуаций, являются актуальным как с научной, так и с практической точек зрения.

Цель работы - повышение эффективности подготовки к транспорту газа на дожимных компрессорных станциях месторождений, находящихся на поздней стадии разработки.

Идея работы заключается в применение новых методов и технологий повышения энергетической эффективности, экологической безопасности и надежности оборудования дожимных компрессорных станций на месторождениях газа, находящихся на поздней стадии разработки.

Задачи исследований газоперекачивающих агрегатов типа ГТН-6, установленных на дожимных компрессорных станциях (ДКС) месторождения «Медвежье» на основе использования энергоэффективных сменных проточных частей (СПЧ) центробежных компрессоров (ЦБК).

2.Разработать технологию компримирования газа на дожимных компрессорных станциях с обеспечением полной загрузки газоперекачивающих агрегатов применительно к газовому промыслу № 3 Бованенковского месторождения на всех стадиях разработки.

3.Провести анализ и определить эмпирические зависимости основных экологических и теплотехнических параметров ГПАУрал», установленных на дожимных компрессорных станциях Юбилейного и Ямсовейского месторождений, на основе мониторинга энергомеханических и экологических показателей газотурбинной установки.

4.Разработать метод обеспечения устойчивой эксплуатации газоперекачивающих агрегатов дожимных компрессорных станций на основе проведения периодических помпажных тестов с целью коррекции границ расходной газодинамической характеристики центробежного компрессора.

5.Разработать газоперекачивающих агрегатов, для обеспечения надежной их работы в течение межремонтного периода.

Методы решения поставленных задач В диссертации при разработке комплекса техникотехнологических методов повышения энергоэффективности и эксплуатационной надежности высоконапорных ДКС в качестве общеметодологической основы использовались методы системного анализа и синтеза, математическое моделирование, производственный эксперимент, экспертные оценки, теория технических систем, теории надежности, старения машин и механизмов.

Научная новизна работы 1.Установлены эмпирические зависимости концентрации и мощности выбросов вредных загрязняющих веществ от степени загрузки и технического состояния газотурбинной установки газоперекачивающих агрегатов.

2.Разработан метод обеспечения устойчивой работы газоперекачивающих агрегатов, основанный на проведении корректирующих помпажных тестов при снижении уровня технического состояния центробежных компрессоров в условиях сезонных и годовых изменений объемов транспорта газа.

осуществить интегральную оценку качества ремонта газоперекачивающих агрегатов с целью обеспечения его энергоэффективной и надежной эксплуатации.

Защищаемые научные положения 1.Установленные зависимости концентрации и мощности выбросов вредных (загрязняющих) веществ от степени загрузки и технического состояния позволяют оптимизировать режимные параметры газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата.

2.Устойчивая работа газоперекачивающего агрегата при снижении уровня технического состояния центробежного компрессора в условиях сезонных и годовых изменений объемов транспорта газа достигается проведением корректирующих помпажных тестов.

3. Надежная работа газоперекачивающих агрегатов достигается путем применения обобщенного показателя качества ремонта, учитывающего комплекс относительных единичных критериев.

рекомендаций подтверждается использованием известных методов, алгоритмов и стандартов для оценки технического состояния газотурбинной установки; достаточной сходимостью теоретических и фактических показателей эффективности эксплуатации газоперекачивающего агрегата; достаточным объемом экспериментальных исследований и оценкой результатов по критериям математической статистики; экспериментальными данными, полученными с применением специальной измерительной аппаратуры, прошедшей метрологическую поверку; статистической обработкой результатов по методикам Госстандарта РФ.

Практическое значение работы 1.На 15-ти газоперекачивающих агрегатах месторождения «Медвежье»

четырехступенчатых СПЧ, интегрированных в прежнем «коротком корпусе» одноступенчатого центробежного компрессора и обеспечивших высокую эффективность выполнения плановых заданий по добыче газа в период 2009-2013г.г.

2.Предложено альтернативное технико-технологическое решение по использованию в составе ГПА центробежных компрессоров, имеющих двухкорпусное исполнение с промежуточным охлаждением применительно к оснащению ГПА ГП-3 Бованенковского НГКМ, которое позволит в условиях изменяющихся параметров перекачиваемого газа обеспечить на дожимных компрессорных станциях эффективное использование располагаемой мощности газоперекачивающих агрегатов путем замены традиционного способа строительства на месторождениях вторых очередей ДКС для их последовательной работы.

3.Установленные эмпирические зависимости экологотеплотехнических параметров позволяют с достаточной для инженерных расчетов точностью получать оперативные и прогнозные значения основных показателей выбросов вредных (загрязняющих) веществ - концентрации и мощности выбросов оксидов азота в зависимости от степени загрузки и технического состояния газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата.

Полученные данные используются для принятия управленческих решений в соответствие с планами транспорта газа в целях снижения и предотвращения негативного воздействия на окружающую среду путем своевременного проведения мероприятий по улучшению технического состояния ГТУ и перераспределения загрузки ГПА в цехе с учетом энергоэффективности проведения данных мероприятий.

4.Проведение корректировки и повторной настройки системы антипомпажного регулирования на газоперекачивающих агрегатах ДКС Юбилейного и Ямсовейского месторождений позволило исключить перерасход топливного газа на компримирование (до 15%), связанный с работой ГПА на частично открытых антипомпажных регуляторах.

5.Разработанная и внедренная в качестве стандарта организации СТО Газпром добыча Надым 025-2010 – «Методика оценки качества ремонта» обеспечила энергоэффективную и надежную их работу в течение межремонтного периода в соответствии с современными требованиями.

докладывались на: XXXI тематическом семинаре «Диагностика оборудования и трубопроводов компрессорных станций» ДОАО «Оргэнергогаз», Небуг, 2012г., IV научно-практической молодежной конференции «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность» ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2012г., IX научнопрактической конференции молодых специалистов ООО «Газпром трансгаз Ставрополь», 2012г., XVII международном симпозиуме «Потребители - производители компрессоров и компрессорного оборудования 2012», Санкт-Петербург, 2012г., Юбилейной десятой всероссийской конференции молодых учёных, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» (газ, нефть, энергетика), Москва, 2013 г.

По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, 3 из которых в издании, входящем в перечень научных изданий, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертационной работы Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения. Она изложена на 213 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 21 таблицу, список литературы наименований и 5 приложений.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю, члену-корреспонденту РАН, д.т.н., профессору О.М.

Ермилову, коллективу кафедры транспорта и хранения нефти и газа Национального минерально-сырьевого университета «Горный», к.э.н. С.Н. Меньшикову, к.т.н. И.С. Морозову, к.т.н. С.Ю.

Сальникову, к.т.н. П.С. Коротееву, В.В. Денисенко, А.Г. Журину, С.С. Кильдиярову, Ю.В. Шереметинскому, В.Ю. Глазунову.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении охарактеризованы актуальность, цель и основные задачи исследований, раскрыты новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе рассмотрены основные проблемы эффективности и надежности эксплуатации ДКС месторождения «Медвежье».

С целью решения задачи поддержания плановых объемов транспорта газа для газовых промыслов (ГП) № 2, 5, 6 в 2005 году были поставлены новые трехступенчатые СПЧ 3Н-6-25-2,2, интегрированные в существующую конструкцию «короткого корпуса» ЦБК Н-6-56. Основная задача – транспортировка добытого газа в необходимых объемах была достигнута, но при этом не был достигнут необходимый уровень энергоэффективности, политропный коэффициент полезного действия (КПД) составлял 60– 67% при требуемом уровне по СТО Газпром 2-3.5-138-2007 не менее 77%.

В 2008 году было сформировано техническое задание на разработку новых СПЧ, интегрируемых в прежний центробежный компрессор типа Н-6-56 для ДКС ГП №№ 1, 3, 4, 7, 8. При этом была сформулирована основная задача технического перевооружения ДКС - за счёт конструктивных изменений СПЧ нагнетателя Н-6-56 обеспечить современные показатели энергоэффективности при выполнении плановых заданий по транспорту газа в соответствие с проектом разработки месторождения «Медвежье».

Анализ существующей технической литературы показал, что теоретические расчеты многоступенчатых энергоэффективных высоконапорных сменных проточных частей достаточно полно рассмотрены в работах Галеркина Ю.Б., Журавлева Ю.И., Дена Г.Н., Риса В.Ф, работах ООО «ВНИИГАЗ», ЦКТИ. Но при этом используется соответствующий «длинный корпус» ЦБК.

Практическая реализация и опыт установки в ОАО «Газпром»

многоступенчатых сменных проточных частей в «короткий корпус»

в печатных работах практически не отражены.

Опираясь на опыт внедрения трехступенчатых СПЧ и на основе анализа планов по транспортировке газа на 2005-2015 г.г., а также учитывая рекомендации ООО «Газпром ВНИИГАЗ», путем экспертной оценки и проведенных оценочных расчетов в соответствие с СТО Газпром 2-3.5-138-2007, была разработана технологическая и энергомеханическая часть «Технического задания на изготовление и поставку комплектов материальных частей для модернизации ЦБК Н-6-56 для ГПА ДКС месторождения «Медвежье».

ООО «Компрессорный комплекс инжиниринг», в полном соответствии с техническим заданием, разработал четырёхступенчатую проточную часть КМЧ Н6-20-1,95, размещающуюся в существующем корпусе одноступенчатого ЦБК.

Основные конструктивные особенности переоснащенного ЦБК следующие: консольный ротор заменён на двухопорный четырехступенчатый ротор; статорные элементы проточной части состоят из двух половин и устанавливаются во вставке на шип-паз;

разработана новая крышка и новые опорный и опорно-упорный подшипники; опорный подшипник размещен в новой крышке;

опорно-упорный подшипник установлен в новом корпусе;

установлены новые концевые уплотнения.

В процессе монтажа головного образца СПЧ были выявлены определенные недостатки конструкторской проработки системы регулирования, системы уплотнения и топливного газа ГТУ. Все эти сложные вопросы были оперативно решены. Был подан ряд рационализаторских предложений, принятых заводомизготовителем к исполнению.

Вновь установленная СПЧ типа КМЧ Н-6-20-1,95 обеспечила требуемый расход и степень повышения давления технологического газа при одиночной работе ГПА вместо двух ГПА с прежними одноступенчатыми СПЧ типа Н-6/41-1,23. Коэффициент загрузки Кзагр ГТУ и КПД ГТУ выросли с 0,32 до 0,85 и с 15% до 21% соответственно. Политропный КПД ЦБК составил 83%. Основные газодинамические характеристики (ГДХ) КМЧ Н-6-20-1, представлены на рисунке 1.

Таким образом, впервые в ОАО «Газпром» разработана и введена в эксплуатацию на 15 ГПА месторождения «Медвежье»

энергоэффективная четырехступенчатая сменная проточная часть типа КМЧ Н-6-20-1,95, интегрированная в «старый», короткий корпус центробежного компрессора. Экономия топливного газа за период 2010-2012г.г. составила более 80 млн. м3 природного газа.

Во второй главе рассмотрены вопросы технологии транспорта добываемого газа.

На XV Международном симпозиуме «Потребители производители компрессоров и компрессорного оборудования», в том числе была высказана потребность в разработке двухкорпусных компрессоров с промежуточным охлаждением газа. В настоящее время двухкорпусные ЦБК в газовой отрасли РФ пока не применяются, единичный опыт использования есть только в нефтяной промышлености при транспортировке попутного газа с низкой объемной производительностью и публикации об эффективности и результатах их использования отсутствуют.

Преимущества и недостатки схемы «параллельного»

технологического развития ДКС месторождений природного газа на поздней стадии их разработки описаны в работе Барцева И.В. и Синицына Н.С. «Компрессорное оборудование для довыработки месторождений природного газа».

В результате анализа в качестве альтернативы предложен способ компримирования газа, обеспечивающий полный напор одной очередью дожимной компрессорной станции с ЦБК в двухкорпусном исполнении с промежуточным охлаждением, применительно к проекту разработки ГП №3 Бованенковского месторождения, в котором предполагалось в период эксплуатации до 2040 года строительство двух очередей ДКС.

Произведен оценочный расчет комплекта двухкорпусных ЦБК и СПЧ к ним для ГПА мощностью 16 МВт, которые предназначены обеспечить заданные режимы работы ДКС по годам эксплуатации. По результатам расчетов параметров компрессоров весь период разработки можно разделить на две, примерно, равные части, где соответственно используются две схемы работы ЦБК.

В первой части периода продолжительностью до 16-го года эксплуатации, где степень сжатия на ДКС достигает значения равного 3.07, работа производится одним компрессором. При падении давления газа на входе ДКС в корпус поочередно устанавливаются только два типа СПЧ, а далее они заменяются на одну СПЧ со степенью сжатия 3.0, с которой ЦБК находится в эксплуатации до 16-го года.

Во второй части периода с 16-го года эксплуатации, работа компрессора производится двумя корпусами с промежуточным охлаждением, в результате которой становится возможным обеспечить режимы при увеличении степени сжатия на ДКС до 6. и полного использования располагаемой мощности ГПА.

Таким образом, предлагаемая технология применения двухкорпусных ЦБК (рисунок 2) обеспечивает сокращение количества ГПА с 18 до 16 ед., а типов СПЧ с 8 до 5ед. в сравнении с традиционной схемой по первоначальному проекту.

1.Нагнетательный коллектор 6.Муфта 2.Всасывающий коллектор 7.Концевой АВО 5.Корпус №2 (по ходу газа) ЦБК Рисунок 2 - Технология компримирования газа с применением В третьей главе рассмотрены проблемы повышения энергетической эффективности транспорта газа в свете выполнения требований охраны окружающей среды и, в частности, контроля выбросов загрязняющих веществ на объектах транспорта газа. В Автоматизированная система контроля выхлопных газов (АСКВГ), разработанная ООО «НПО «Факел-М», направленный на энергоэффективности ГПА ДКС Ямсовейского месторождения. Эта система в комплексе контролирует экологическое и техническое состояние ГПА на основе непрерывного анализа оксидов азота, оксидов углерода, кислорода, а так же коэффициентов технического состояния ГТУ по отклонению мощности (КNe) и ЦБК по отклонению политропного КПД.

Разработке теоретических и практических аспектов оценки вредных выбросов ГПА посвящены работы Канило П.М., Костаревой С.Н., Сударева А.В., Тумановского А.Г., Тухбатуллина Ф.Г., Христич В.А., Щуровского В.А., в которых обоснована необходимость изучения влияния технологических параметров и технического состояния газоперекачивающих агрегатов на концентрации вредных загрязняющих веществ (В(З)В). В настоящее время все замеры вредных (загрязняющих) веществ в основном осуществляются ручным способом с применением переносных газоанализаторов с периодичностью один раз в квартал, а измерение всех основных теплотехнических параметров ГПА заведено в систему агрегатной автоматики и происходит непрерывно. В связи с этим, для оперативной и, особенно, прогнозной оценки негативного воздействия ДКС на окружающую среду, крайне актуально получить расчетные зависимости концентрации и мощности выбросов от автоматически непрерывно измеряемых основных энергетических показателей работы ГТУ.

Анализ полученных данных АСКВГ с модулем параметрических данных (МПД) ГТУ ГПА№21 за 2011 год показал, что со снижением коэффициента технического состояния КNe ГТУ повышается концентрация оксидов азота и оксида углерода. На режимах работы ГПА при загрузке ГТУ в диапазоне Кзагр =0,6 -0, по мощности и уровне КNe ниже 0,95 (при техническом состоянии ГТУ с оценкой «удовлетворительно» и ниже), концентрация оксидов азота приведенных к кислороду - С15NOx будет превышать номинальные значения.

В результате обработки и анализа массива данных АСКВГ ГПА №21 за 2011 год из огромного количества взаимозависимых экологических и теплотехнических показателей были выделены основные параметры, практически полностью определяющие концентрации вредных выбросов - это интегральный показатель технического состояния ГТУ по мощности КNe и режимный параметр работы ГПА – температура продуктов сгорания Тпс.

Основные определяющие параметры для мощности выбросов – их концентрация и степень загрузки ГТУ (расход продуктов сгорания).

По результатам анализа проведенных расчетов зависимость концентрации оксидов азота, приведенной к кислороду, от выделенных основных технических и режимных параметров ГТУ – коэффициента технического состояния ГТУ по мощности KNe и температуры продуктов сгорания можно представить в общем виде формулой:

где C15NOx- концентрация оксидов азота, приведенная к 15% содержанию кислорода, мг/м3; a,b,c – коэффициенты влияния; Тпс – температура продуктов сгорания, 0К. По массиву статистических данных и графической зависимости, построенной на основании данных от МПД АСКВГ, представленной на рисунке 3, методом интерполяции определены коэффициенты влияния для конкретного ГПА№21 Ямсовейской ДКС.

Рисунок 3 - Тренд изотермического изменения концентрации В(З)В в зависимости от коэффициента технического состояния Уравнение 1 для ГПА ст.№21 примет следующий вид:

По приведенной зависимости выполнен расчет за январьавгуст 2011г. В среднем, за весь период погрешность расчета по формуле 2 составила не более 10 %.

По результатам обработки экспериментальных данных выбросов получена индивидуальная зависимость относительной мощности В(З)В от относительных параметров ГТУ с учетом технического состояния в широком диапазоне контрольных параметров:

где: a, b, c, d – коэффициенты аппроксимации показательной функции; MNOx – мощность выброса оксидов азота, г/с; C NOx поправочный коэффициент отклонения фактического выброса оксидов азота от номинального значения; Та – температура атмосферного воздуха, оК; Ne - эффективная мощность ГТУ; M0NOx, Ne0 -номинальные значения показателей ГПА.

Для ГПА№ 21 Ямсовейской ДКС: а = 0,592; b = 5,902;

с = 2,447; d = 0,112 при достоверности аппроксимации R2 = 0,97.

Таким образом, в результате анализа данных непрерывного мониторинга АСКВГ получены эмпирические зависимости, позволяющие производить оперативные и прогнозные расчеты концентрации мощности вредных выбросов в зависимости от планов транспорта газа, технического состояния и степени загрузки ГПАУрал», обеспечивая при этом снижение негативного воздействия на окружающую среду.

В четвертой главе рассмотрены вопросы энергосбережения при эксплуатации ДКС, связанные с сезонной неравномерностью объемов транспорта газа и снижением технического состояния ГПА.

Теоретическим основам принципа идентификации явлений, предшествующих помпажу посвящены работы таких авторов как Веселовский В.И., Ершов В.Н., Журавлёв Ю.И., Казакевич В.В., В.В.

Нищета. Эти принципы были заложены в основу антипомпажных систем. Анализ современных систем антипомпажного регулирования ЦБК, показывает, что основные принципы их работы не изменились с первых систем 3-го поколения. Каждая новая система проектировалась по принципам предшествующих, с исправлением ошибок и увеличением надежности. Вместе с тем, опыт эксплуатации противопомпажных систем показал, что без метода производственного эксперимента невозможно создание достоверных признаков предпомпажного состояния.

Вопрос «деформации» газодинамических характеристик в зависимости от технического состояния ЦБК рассматривался в работах Сальникова С.Ю. Проведенные в условиях ДКС повторные помпажные тесты подтвердили фактические сдвиг границы регулирования в область больших расходов и сужение возможной области работы ЦБК, несмотря на неизменность настроек АПР.

Причиной этого является постепенное ухудшение технического состояния ЦБК в процессе сжатия газа, не прошедшего осушку и очистку, вследствие загрязнения проточной части, износа лабиринтных уплотнений, эрозийного износа и нарушения герметичности корпусных деталей.

В данной ситуации единственным способом расширить рабочую область ГДХ в диапазоне больших расходов газа является восстановление технического состояния ЦБК путем проведения внеплановых ремонтно-восстановительных мероприятий. Было принято решение провести уточнение настроек системы антипомпажного регулирования (САПР) ГПА и проанализировать характер изменений ГДХ ЦБК в области низких расходов.

В процессе проведения повторных помпажных тестов выявился ряд вопросов, связанных с корректной настройкой САПР, и требующих решения:

– определение фактического коэффициента конфузора для точного расчета расхода газа через ЦБК. Проблема была решена автором путем расчета баланса расходов на 22 ГПА по данным за 6 месяцев с проверкой по балансу мощностей потребляемой компрессором и вырабатываемой силовой турбиной ГТУ;

– отсутствие возможности проведения помпажных тестов во всем диапазоне рабочих частот вращения ротора ЦБК. Данная проблема более актуальна именно для ДКС вследствие наличия технологических ограничений газосборной сети промысла;

– некорректная настройка автоматического проведения помпажного теста.

Смысл настройки заключается в определении скорости изменения перепада давления на конфузоре ЦБК и скорости изменения частоты вращения свободной турбины. Задача настройки - определение границы неустойчивой работы ЦБК, не доводя его при этом до ситуации реального помпажа. Автоматическое проведение помпажного теста имело один существенный недостаток - отсутствие методики проведения помпажных тестов ЦБК с системой электромагнитного подвеса, которые находят в ОАО «Газпром» все более широкое применение. Практика проведения помпажных тестов на таких ЦБК показывает наличие новых признаков газодинамической нестационарности процесса компримирования – таких как рост относительной вибрации ротора и осевое усилие магнитного подвеса. На высоких частотах вращения силовой турбины аварийно высокий уровень вибрации не дает дойти до помпажа и граница устойчивой работы сдвигается в область больших расходов.

В реальной ситуации эксплуатации ДКС месторождений ООО «Газпром добыча Надым» требовалось создание новых, вышеуказанных алгоритмов распознавания границы устойчивой работы ГПА, в том числе и для ЦБК с магнитным подвесом, которые и были разработаны и сведены в методику проведения корректирующих помпажных тестов, апробированную и внедренную в ООО «Газпром добыча Надым».

Методика включает в себя решение таких основных вопросов как проведение помпажных тестов в узком диапазоне частот вращения ротора ЦБК вследствие ограничения параметров газосборной сети промысла, особенности проведения помпажных тестов на ЦБК с магнитным подвесом и порядок расчетов настроек САПР.

Повторные тесты, проведенные по этой методике на ДКС месторождения Юбилейное, подтвердили предположение о том, что происходит сдвиг границы помпажа в область меньших расходов.

После корректировки и повторной настройки системы антипомпажного регулирования по новым тестам, линия рециркуляции была закрыта, непроизводительный перерасход топливного газа на компримирование был исключен. На рисунке приведена наиболее наглядная газодинамическая характеристика одного ГПА с рабочими точками за 2012 год.

Рисунок 4 - ГДХ ЦБК ГПА№12 Юбилейной ДКС Таким образом, корректировка настроек антипомпажных регуляторов, проведенная на ЦБК с ухудшившимся техническим состоянием, привела к значительному расширению зоны работы ЦБК в области низких расходов и высоких степеней сжатия. Что в свою очередь сократило не только непроизводительный расход топливного газа, но и уменьшило суммарную наработку ГПА вследствие сокращения количества одновременно работающих агрегатов.

В пятой главе рассмотрены проблемы оценки качества ремонтно-технического обслуживания ГПА.

В разработанном в 2008 году ДОАО «Центрэнергогаз»

«Временном положении об оценке качества ремонта газоперекачивающих агрегатов» номенклатура показателей качества была сведена к минимуму. Из 5-ти предложенных критериев только один (прирост приведенной мощности) косвенным образом учитывает доремонтное состояние ГПА, но при этом не учитывает допустимость послеремонтной величины мощности в соответствии с современными требованиями энергоэффективности эксплуатации ГПА.

В сложившейся ситуации была разработана, апробирована и внедрена методика, реализованная в Стандарте ООО «Газпром добыча Надым», регламентирующая единые требования к организации и проведению контроля качества ремонтнотехнического обслуживания ГПА на ДКС.

В основу разработанной методики заложены следующие принципы:

- оценка уровня качества ремонта производится на основании данных ремонтного формуляра, комплексных теплотехнических и вибродиагностических обследований ГПА до и после ремонта, путем сопоставления фактических значений показателей качества с допустимыми значениями, находящимися в пределах нормативных границ, определяемых техническими условиями и нормативной документации на ГПА.

- запрещена окончательная приемка газоперекачивающего агрегата из ремонта с неудовлетворительной оценкой качества.

В разработанном стандарте предприятия устанавливается номенклатура показателей качества ГПА, порядок расчета относительных единичных показателей качества и оценки уровня качества ремонта ГПА с помощью обобщенного (интегрального) показателя качества. В нем с использованием коэффициентов, определенных путем экспертной оценки, учитываются неоднородность различных показателей качества в их влиянии на эксплуатационные показатели агрегата.

Номенклатура показателей качества ремонта ГПА, и формулы для их расчета определены на основании действующей нормативной технической документации ОАО «Газпром» и 30летнего опыта эксплуатации ДКС ООО «Газпром добыча Надым:

• Вибрационное состояние узлов ГТУ и ЦБК;

• Коэффициент технического состояния ГТУ по мощности и топливному газу;

политропному КПД;

• Температурное состояние подшипников и удельный расход • Неравномерность температурного поля за камерой сгорания;

• Зазоры в проточной части основных узлов ГТУ;

• Концентрация вредных выбросов в выхлопных газах ГТУ;

• Средний разряд бригады, выполняющей ремонтные работы.

Обобщенный показатель качества ремонта ГПА рассчитывается по формуле:

где qi - значение относительного единичного показателя качества, mi - коэффициент весомости i-го единичного показателя качества.

Таким образом, расширена номенклатура показателей качества ремонта для безусловного обеспечения после проведения ремонтных работ требований технических условий заводаизготовителя и действующей нормативной документации. При этом оценка качества ремонта учитывает как допустимое, так и до и послеремонтное состояния ГПА.

В итоге неукоснительного соблюдения разработанной методики к настоящему времени в ООО «Газпром добыча Надым»

полностью исключены неплановые простои ГПА по причинам, связанным с некачественным выполнением ремонтных работ.

1. Установленные обобщенные и индивидуальные эмпирические эколого-теплотехнические зависимости, позволяют с достаточной для инженерных расчетов точностью получать оперативные и прогнозные значения основных показателей концентрации и мощности выбросов оксидов азота в зависимости от степени загрузки и технического состояния газотурбинной установки ГПА-16 «Урал».

2. Впервые в газовой промышленности разработан метод проведения корректирующих помпажных тестов, учитывающий изменение рабочих диапазонов газоперекачивающих агрегатов в зависимости от его технического состояния.

3. Разработан метод оценки уровня качества ремонта, реализованный в СТО Газпром добыча Надым 025-2010, позволивший обеспечить надежную работу газоперекачивающих агрегатов в течение следующего межремонтного периода.

4. На 15 ГПА установлена четырехступенчатая сменная проточная часть типа КМЧ Н-6-20-1,95, интегрированная в «короткий» центробежный компрессор Н-6-56 и имеющая современные показатели энергоэффективности и надежности:

коэффициент загрузки Кзагр ГТУ вырос до 0,85 и КПД ГТУ - до 21%.

5. Предложена технология компримирования газа за счет использования двухкорпусных центробежных компрессоров с промежуточным охлаждением применительно к газовому промыслу №3 Бованенковского месторождения.

Содержание диссертации отражено в следующих печатных работах:

автоматизированной системы контроля выхлопных газов / С.Н.

Меньшиков, И.С. Морозов, В.Н. Полозов, И.А. Меньшикова, П.С. Коротеев, В.Ю. Глазунов, Ю.В. Шереметинский, С.С.

Кильдияров // Газовая промышленность. - 2013. - № 01/685/2013.

- С. 61-65.

многоступенчатых сменных проточных частей центробежных компрессоров на дожимных компрессорных станциях месторождения «Медвежье» ООО «Газпром добыча Надым» / С.Н. Меньшиков, И.С. Морозов, В.Н. Полозов, П.С. Коротеев, В.П. Кицин, С.С. Прудкин, С.С. Кильдияров // Газовая промышленность. - 2011. - № 02/656/2011. - С. 84-90.

3. Егурцов, С.А. Опасные мерзлотные процессы и эксплуатационная надежность межпромыслового коллектора месторождения Медвежье / С.А. Егурцов, М.А. Великоцкий, В.П.

Марахтанов, В.Г. Чигир, С.Н. Меньшиков, В.Н. Полозов // Газовая промышленность. - 2011. - № 02/656/2011. - С. 54–57.

4. Шереметинский, Ю.В. Применение современных систем контроля экологического и технического состояния газоперекачивающих агрегатов и прогнозирование основных экологических показателей / Ю.В. Шереметинский, В.Н. Полозов // Юбилейная Десятая Всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности». Тезисы докладов. - М.:

- РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. - 2013. - С. 41.

5. Ваняшов, А.Д. Обработка и анализ приемо-сдаточных и эксплуатационных испытаний центробежных компрессоров для дожимных компрессорных станций / А.Д. Ваняшов, И.А.

Бородихин, В.Н. Полозов, А.Н. Брюханов, Г.А. Бочаров // Семнадцатый международный симпозиум «Потребители производители компрессоров и компрессорного оборудования 2012». – СПб.:

- СПбГПУ. - 2012. - С. 65-68.

6. Глазунов, В.Ю. Повышение энергоэффективности и экологической безопасности компрессорных станций на основе автоматизированной системы контроля выхлопных газов (АСКВГ) / Глазунов В.Ю., Ю.В. Шереметинский, В.Н. Полозов // IV Научнопрактическая молодежная конференция «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность. Тезисы докладов. Москва.

ООО «Газпром ВНИИГАЗ». - 2011. - C. 86.

7. Марахтанов, В.П. Техногеоэкологический анализ газотранспортных систем газового месторождения Медвежье / М.А.

Великоцкий, В.Г. Чигир, С.А. Егурцов, С.Н. Меньшиков, В.Н.

Полозов // Материалы четвертой конференции геокриологов МГУ им. М.В. Ломоносова. Том 3. – М.:

- Университетская книга. - 2011.

– С.49-55.

8. Меньшиков, С.Н. Оценка защищенности от коррозии газопромысловых коммуникаций по комплексному показателю / С.Н. Меньшиков, И.С. Морозов, В.Н. Полозов, В.Н. Полищук, М.Ю. Лексиков, Д.Ю. Федоров // Материалы отраслевого совещания по вопросам защиты от коррозии. Астрахань, 2010. - М.: ООО «Газпром экспо». - 2010. – С. 166-176.

9. Марахтанов, В.П. Диагностирование технического состояния межпромыслового коллектора газового месторождения Медвежье (методика и результаты) / М.А. Великоцкий, В.Г. Чигир, С.А. Егурцов, С.Н. Меньшиков, В.Н. Полозов // Научнотехнический сборник «Транспорт и подземное хранение». - 2009. С. 5-15.

10. Полищук, В.Н. Разработка и реализация Программы газопромысловых коммуникаций в ООО «Газпром добыча Надым» / В.Н. Полищук, В.Н. Полозов // Материалы отраслевого совещания по проблемам защиты от коррозии. Небуг. - 2009. - С. 152-163.