Автоматическое управление ГТУ - Применение газовых турбин на компрессорных станциях

Глава I. ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
И ПРИНЦИПЫ ИХ АВТОМАТИЗАЦИИ
Применение газовых турбин на компрессорных станциях
Наиболее экономичным способом транспортировки газа является трубопроводный. Природный газ из скважин поступает под давлением 100—200 кгс/см². Протекая по газопроводу, газ теряет свою энергию на преодоление гидравлических сопротивлений, значит, снижается его давление. Гидравлические потери зависят от диаметра газопровода, качества его стенок и количества местных сопротивлений, вызванных запорной и регулирующей аппаратурой. В СССР газопроводы делают из труб диаметром от 300 до 1400 мм, проектируется применение труб диаметром 2500 мм. Но несмотря на увеличение диаметра труб, потери в газопроводах не исчезают, значит, давление по их длине снижается. Поэтому приходится периодически, через каждые 150—200 км, повышать давление перекачиваемого газа.        
Повышают давление специальными центробежными нагнетателями или поршневыми компрессорами, которые соединяют последовательно, параллельно и последовательно-параллельно. Приводом центробежных нагнетателей и поршневых компрессоров могут служить электрические двигатели, двигатели внутреннего сгорания и газовые турбины. Каждый тип привода имеет свои преимущества и недостатки. Но, пожалуй, основным критерием при их выборе является наличие источника энергии в месте установки. Поэтому газовая турбина предпочтительнее всех остальных двигателей, так как источником энергии для нее служит сам перекачиваемый газ. Газовые турбины имеют и еще целый ряд положительных качеств: быстрый запуск из холодного состояния, относительно высокий к. п. д., малые размеры, простота,  а следовательно, и надежность конструкций, большая мощность в единичном агрегате, отсутствие значительных вибраций. Этим и вызвано их применение для привода центробежных нагнетателей.
Отметим, что в 1971 г. общая установленная мощность газовых турбин на перекачивающих станциях составляла около 1,2 млн. кВт, или примерно 40% от мощности всех газоперекачивающих агрегатов. В 1972 г. удельный вес газовых турбин еще больше возрос и приблизился к 65—70%.
Газовые турбины с центробежными нагнетателями для компрессорных станций магистральных газопроводов выпускаются Невским машиностроительным заводом (мощностью 5,6 и 10 МВт); Ленинградским металлическим заводом им. XXII съезда КПСС (10 МВт); Свердловским турбомоторным заводом (6 и 16 МВт).
Чтобы обеспечить необходимое повышение давления и требуемый расход газа, а также иметь возможность в широких пределах менять режим работы газопровода, на компрессорной станции устанавливают несколько газоперекачивающих агрегатов, обычно не меньше трех, которые могут работать совместно: последовательно, параллельно или в комбинированном соединении. На крупных многониточных магистральных газопроводах компрессорная станция состоит из нескольких цехов и общее количество компримирующих агрегатов может достигать нескольких десятков. Более подробные данные об указанных агрегатах и их компоновке в цехах можно найти в работах А. К. Кортунова (11, 12).
Перекачивающая станция поднимает давление в магистральном газопроводе на 10—20 кгс/см² и обеспечивает заданный расход газа. Перекачивающая станция — это крупное инженерное сооружение с системами очистки, охлаждения газа и вспомогательным оборудованием для газовых турбин и нагнетателей (маслохозяйство, электропитание, запорная арматура и система обвязки). Ниже будут рассмотрены вопросы автоматизации отдельных агрегатов газоперекачивающих станций, выпускаемых Невским машиностроительным заводом им. В. И. Ленина, с которыми пришлось работать авторам, но приводимые технические решения могут быть использованы для машин и других заводов.