Стандартизация и унификация — важнейшее средство повышения технического уровня и качества газотурбинных газоперекачивающих агрегатов

Газовая промышленность СССР развивается в настоящее время ускоренными темпами: если в 1975 г. добыча газа в стране составила 289,3 млрд. м3, то к концу десятой пятилетки предусматривается довести ее до 400— 435 млрд. м3. В то же время наблюдается перемещение центров добычи газа в районы, находящиеся на значительном удалении от основных газо-потребляющих центров. Это обстоятельство ведет к значительному увеличению количества и мощностей компрессорных станций (КС).
В настоящее время основным типом газоперекачивающих агрегатов (ГПА) на КС является газотурбинный, представляющий собой центробежный нагнетатель природного газа с приводом от газотурбинной установки (ГТУ). Доля газотурбинных КС составляет в настоящее время 67% от общей мощности КС, а к 1980 г. эта величина еще более возрастет.
«Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 гг.» предусмотрено сооружение КС с газоперекачивающими агрегатами мощностью до 25 МВт, а также увеличение в 2—3 раза межремонтного периода работы этих агрегатов.
В соответствии с «Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 гг. необходимо в 2—3 раза увеличить межремонтный период работы этих агрегатов.
Технический уровень газотурбинных ГПА оказывает большое влияние на экономические показатели транспортирования газа: стоимость КС составляет не менее 25% от капитальных затрат на магистральный газопровод, для работы ГТУ затрачивается 5—7% транспортируемого газа (эта величина будет возрастать с увеличением дальности транспортирования газа). Установление современных требований к показателям качества ГТУ — важная и ответственная задача, решение которой способствует прогрессу газовой промышленности. Одним из важнейших шагов в этом направлении является стандартизация указанного оборудования, основной целью которой должно быть определение его оптимальных параметров, повышение требований по экономичности, надежности и долговечности. В течение 9-й пятилетки разработаны и утверждены государственные стандарты: ГОСТ 17140—71 «Турбины газовые стационарные для привода нагнетателей природного газа. Типы, основные параметры», ГОСТ 20440—75 «Установки газотурбинные. Методы испытаний», ГОСТ 21199—75 «Установки газотурбинные. Общие технические требования».
Указанные стандарты решают ряд задач, связанных с повышением качества ГПА, важнейшими из которых являются: определение оптимального ряда типоразмеров и уровня экономичности, (КПД) ГПА и их элементов; установление показателей надежности; определение требований к блочности и универсальности ГПА для различных условий эксплуатации; согласование рабочих характеристик ГТУ, нагнетателя, КС и газопровода для достижения их максимальной эффективности; определение условий взаимодействия ГПА с рабочими телами (перекачиваемым газом, цикловым воздухом, маслами, топливным газом и др.) и окружающей средой; установление требований по управлению и техническому обслуживанию; обеспечение требований техники безопасности.
На основании технико-экономических исследований ГОСТ 17140—71 устанавливает следующий мощностной ряд газотурбинных ГПА: 4, 6, 10, 16, 25/ 40 МВт. При снижении температуры атмосферного воздуха ниже номинальной (+15°С) ГТУ должна допускать длительную и надежную работу с мощностью до 20% выше номинальной. Установлен диапазон регулирования частоты вращения нагнетателя в пределах 75—105% от номинальной.
В связи с необходимостью строительства большого числа КС вопросы индустриализации и сокращения сроков строительства имеют важнейшее значение. Ускорение ввода в эксплуатацию КС позволит значительно увеличить количество транспортируемого газа, так как при работе одной трети КС по газопроводу подается только 58— 63%, при работе половины КС (через одну) — 71—76% газа от проектной производительности. Экономический эффект от ускорения ввода в эксплуатацию на 1—2 месяца составит 150—300 тыс. руб. на один агрегат мощностью 10 МВт. Стоимость строительно-монтажных работ для компрессорных станций с блочным оборудованием в 1,5— 2 раза меньше по сравнению с не блочным вариантом.
Высокая степень индустриализации строительства может быть достигнута только при блочной конструкции и полной заводской готовности оборудования ГПА. Блоки должны обеспечивать возможность их транспортирования железнодорожным и специальным автомобильным транспортом. Для агрегатов мощностью до 10 МВт все оборудование ГПА (ГТУ, нагнетатель, вспомогательные устройства) может быть размещено в одном блоке; другие блоки включают в себя воздухозаборное и выхлопное устройства, воздушные маслоохладители. ГОСТ 21199—-75 предусматривает поставку оборудования ГПА в виде блочных конструкций. При этом наружные трубопроводы и электрические коммуникации, соединяющие блоки, должны быть сведены к минимуму и обеспечивать быстрое соединение блоков.
Показатели надежности ГПА оказывают существенное влияние на технико-экономические характеристики КС, от них зависят уровень капитальных затрат (число резервных агрегатов), вероятность обеспечения проектной производительности и величины эксплуатационных затрат. Так, например, при удельной стоимости газотурбинных КС около 150 руб/кВт сокращение резервных мощностей позволит получить экономию капитальных затрат в сумме около 100 тыс. руб. из расчета на один агрегат мощностью 10 МВт. С другой стороны, уменьшение всего на 1% времени простоя ГПА мощностью 10 МВт позволит сэкономить 30—40 тыс. руб. в год.
Исходя из современного состояния и тенденций развития отечественных и зарубежных ГПА, ГОСТ 21199—75 установил следующие показатели надежности:
Коэффициент надежности пусков (отношение числа пусков к числу попыток запуска), не менее................ 0,95
Коэффициент готовности (отношение рабочего времени к сумме рабочего времени и времени вынужденных простоев), не менее...................................... 0,98
Коэффициент технического использования (отношение рабочего времени к сумме рабочего времени и времени вынужденных простоев и плановых ремонтов), не менее.................................................... 0,92
Ресурс в тыс. ч;
для ГТУ авиационного и судового типов, не менее. .               0,95
между средними ремонтами, не менее...................... 12
между капитальными ремонтами, не менее.................. 25
Указанные ресурсы не распространяются на конвертированные авиационные и судовые ГТУ. Снижение фактической мощности ГТУ в межремонтный период допускается не более чем на 5%. Стандарт устанавливает требования к степени автоматизации ГТУ, которая должна обеспечивать работу ГПА на всех режимах без постоянного присутствия обслуживающего- персонала. Достижение требуемых показателей надежности и экономичности ГПА возможно только при определенных и весьма жестких условиях взаимодействия с окружающей средой, рабочими телами, а также и обслуживающим персоналом.
Стандарт устанавливает величину средней запыленности топливного газа эрозионно-опасными частицами в пределах 4 мг/кг, при этом доля частиц размером более 10мкм не должна превышать 0,3 мг/кг; также не допускается образование жидких и твердых отложений на участках трубопроводов, арматуре и элементах системы регулирования (в пределах изменений давления и температуры газа).
ГТУ должны быть приспособлены к эксплуатации в различных климатических условиях: при температуре атмосферного воздуха от +45 до —50°С, при среднемесячной влажности от 30 до 93%; при среднегодовой запыленности воздуха до 2,5 мг/м3 (в периоды пыльных бурь вероятная концентрация пыли до 17 мг/м3, возможный кратковременный максимум до 150 мг/м3). Стандарт предусматривает требования по взрыво- и пожаробезопасности, уровню звукового давление тепловыделениям, а также меры по предотвращению загрязнения окружающей среды.
Одним из важнейших средств, обеспечивающих повышение качества ГПА, является регламентация методов испытаний газотурбинных установок. ГОСТ 20440—75 «Установки газотурбинные. Методы испытаний», разработанный с учетом требований между на род наго стандарта ИСО 2314, предусматривает порядок, методы контроля и испытаний серийных ГТУ. В программу испытаний входят проверка теплотехнических показателей (определение мощности, КПД) и проверка рабочих характеристик (комплексное опробование при длительной непрерывной работе с номинальной нагрузкой, проверка работы защитных устройств и системы автоматического регулирования, проверка надежности пусков, определение характеристик основных элементов ГТУ и др.). Указанные испытания проводятся на месте эксплуатации ГПА, а также на стендах предприятий-изготовителей.
В заключение следует отметить, что высокая эффективность использования ГТУ может быть достигнута только при непрерывном и жестком выполнении всех без исключения требовании к изготовлению, эксплуатации, техническому обслуживанию и качеству рабочих тел, установленных стандартами. Невыполнение хотя бы одного из них ведет к ухудшению рабочих качеств ГТУ. Программой комплексной стандартизации «Теплоэнергетическое оборудование» предусмотрено дальнейшее развитие работ по стандартизации и унификации ГТУ и ГПА. В 1978 г. будут разработаны проекты государственных стандартов «Нагнетатели природного газа. Типы и основные параметры», «Агрегаты газоперекачивающие с газотурбинным приводом. Технические требования».