Компрессор – это устройство, призванное увеличивать давление и осуществлять сжатие воздуха или газа. Компрессорные станции (КС) представляют собой крупные промышленные объекты, предназначенные для поддержания потока и давления природного газа в различных процессах:
- При добыче газа.
- При транспортировке по магистральным газопроводам (МГП).
- При хранении в газовых хранилищах (ПХГ).
Основные функции компрессорных станций включают в себя прием газа из газопровода, повышение его давления и отправку обратно в газотранспортную систему (ГТС). Аналогичные задачи выполняют насосно-перекачивающие станции (НПС) для нефти.
Существует несколько типов компрессорных станций в зависимости от их функциональности:
- Дожимные (головные) компрессорные станции и линейные системы для магистральных газопроводов.
- Компрессорные станции для газовых хранилищ (КС ПХГ).
- Нагнетательные компрессорные станции для обратной закачки газов в пласт.
Компрессорные станции и линейные системы для магистральных газопроводов (МГП)
При прохождении природного газа по магистральным газопроводам (МГП) он подвергается высокому давлению. Для поддержания этого давления газ периодически сжимается по мере передвижения через трубопровод. В компрессорных станциях (КС) газ сжимается с использованием турбин или двигателей.
На больших расстояниях трение приводит к снижению давления в МГП, что приводит к замедлению потока газа. Для поддержания необходимого «прироста» газа и обеспечения его движения из одной точки в другую по трассам МГП устанавливаются КС, размещенные примерно каждые 80-100 км вдоль газотранспортных систем (ГТС).
КС функционируют круглосуточно, и высококвалифицированный персонал в центре контроля обеспечивает их постоянное наблюдение. Для защиты населения, сотрудников и объектов КС используют различные системы безопасности. Каждая КС обязана иметь систему аварийного отключения, которая останавливает компрессорные агрегаты, изолирует газопроводы и направляет газ в отдельный газопровод около КС.
Все системы аварийного отключения проходят ежегодную проверку в соответствии с регламентами. Турбины, используемые для привода газовых компрессоров, работают на технологии с низким уровнем выбросов и используют природный газ, обеспечивая чистое сгорание.
В соответствии с действующими федеральными правилами США турбины должны быть спроектированы так, чтобы при нормальных условиях эксплуатации уровень выбросов оксида азота (NOx) составлял 25 ч/млн (частей на 1 млн по объему, в сухом состоянии).
При выходе природного газа из КС во время испытаний, ежегодных проверок или аварийных ситуаций, газ, в основном состоящий из метана, безопасно поднимается и рассеивается в атмосфере, так как метан легче воздуха.
Уровень шума на КС не должен превышать средний уровень шума днем и ночью, который составляет 55 децибел в ближайшей чувствительной зоне, например, в жилых помещениях, школах и больницах. Для сравнения, посудомоечная машина производит шум на уровне 50 дБА.
Компрессоры и компрессорные станции
Компрессор – это устройство, предназначенное для повышения уровня давления и сжатия воздуха или газа. На сегодняшний день рынок предлагает разнообразие типов компрессоров, что обеспечивает возможность выбора оптимального варианта для конкретных потребностей.
Дожимные Компрессорные Станции (ДКС) оборудованы компрессорами различных типов, такими как винтовые, центробежные и поршневые. ДКС классифицируются по мощности, функциональному назначению, конструктивным особенностям, типу привода и другим техническим характеристикам.
Компрессорные станции могут быть предназначены для сжатия различных сред. Газовые компрессоры предназначены для работы с азотом, пропаном-бутаном и кислородом, в то время как воздушные компрессоры используются для поставки сжатого воздуха различным потребителям.
В качестве привода компрессоров могут использоваться электродвигатели, газовые турбины и двигатели внутреннего сгорания. В зависимости от конструкции, размеров и условий эксплуатации компрессорные станции делятся на стационарные и мобильные, а по конструктивному исполнению привода – на станции со встроенным или внешним приводом.
Разнообразие категорий компрессоров определяется параметрами поступающего воздуха или газа (качеством, объемом, максимальным давлением). Для некоторых типов ДКС требуется водяная или воздушная система охлаждения в соответствии с их конструктивными особенностями.
Винтовые компрессоры (ВК)
Винтовые компрессоры отличаются высокой эффективностью, легкостью в эксплуатации и обслуживании, надежной конструкцией, компактными размерами и низким уровнем шума. По своим характеристикам они заметно опережают поршневые и центробежные компрессоры. На сегодняшний день, компрессорные станции с винтовыми компрессорами активно применяются в высокотехнологичных производственных процессах. Существует два конструктивных варианта таких станций — с двумя винтами или с одним винтом.
Основной особенностью винтовых компрессоров является возможность обеспечения фиксированной степени сжатия газа. Необходимое рабочее давление достигается за счет геометрических параметров камеры сжатия. Современные винтовые компрессоры обладают несколькими дискретными степенями сжатия, которые можно оперативно выбирать в зависимости от потребностей.
Для повышения эффективности и уменьшения потерь воздуха применяется впрыск масла в рабочий объем агрегата. Эта мера обеспечивает герметичность, обеспечивает необходимую смазку трущихся поверхностей, снижает уровень шума и обеспечивает охлаждение электродвигателя компрессора вместе с используемым хладагентом, особенно важно на последних ступенях сжатия. Это позволяет эффективно использовать винтовые компрессоры в пневмосистемах с возможностью значительных колебаний температуры и давления.
Винтовые компрессоры не требуют специального обслуживающего персонала, обладают небольшими эксплуатационными издержками, отличаются высокой надежностью и долговечностью. Благодаря разнообразию типоразмеров, они успешно применяются как на малых, так и на крупных производствах.
Недостатки винтовых компрессоров включают необходимость строгого соблюдения технических требований в процессе эксплуатации, присутствие масляной системы с элементами охлаждения, а также снижение КПД при низкой загруженности компрессора (менее 1/5 номинальной мощности) на всасывающем участке.
Поршневые компрессоры (ПК)
Поршневые компрессоры широко применяются на промышленных и добывающих предприятиях. Они работают на основе принципа нагнетания сжатого воздуха в цилиндрах при помощи поршня, совершающего возвратно-поступательные движения.
Одним из преимуществ поршневых компрессоров является их простая конструкция, что повышает надежность и упрощает техническое обслуживание. Замена любой детали при необходимости ремонта осуществляется достаточно быстро, что сокращает время простоя по сравнению с другими типами компрессоров.
Поршневые компрессоры мобильны и способны производить сжатый воздух с высокими показателями давления. Некоторые модификации работают без подачи масла, обеспечивая высокую степень чистоты сжатого воздуха на выходе.
При прочих равных параметрах стоимость поршневых компрессоров ниже, чем у компрессоров других типов. В отличие от винтовых компрессоров, поршневые компрессоры в ряде случаев способны создать необходимое рабочее давление только с использованием двухступенчатого сжатия.
Недостатком поршневых компрессоров является высокий уровень шума. Для снижения шума в их конструкции применяются специальные кожухи.
Центробежные компрессоры (ЦК)
Центробежные компрессоры работают по принципу сжатия газов под воздействием центробежных сил. Они способны функционировать на 2-х и даже 4-х ступенях сжатия и применяются, в основном, при необходимости получения значительных объемов сжатого воздуха.
Конструкция центробежного компрессора включает ротор с симметричными рабочими колесами и корпус. Например, 6-ступенчатый центробежный компрессор делится на 3 отсека. В процессе работы центробежных сил газ или газовая смесь приобретают движение, смещаясь к периферии рабочего колеса и сжимаясь. Затем происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную в кольцевом диффузоре. Газ или смесь газов поступают в следующую ступень агрегата. Максимальное давление на одной ступени определяется прочностью рабочих колес, выдерживающих скорость до 280 м/сек. Эффективность центробежных компрессоров напрямую зависит от производительности, влияя на потребляемую мощность, давление и коэффициент полезного действия.
Регулирование работы центробежных компрессоров осуществляется путем дросселирования газа на стороне всасывания или изменения частоты вращения ротора.
Применение Мобильных Компрессорных Станций (МКС) позволяет оптимизировать процесс ремонтных работ на газопроводах путем эффективной перекачки газа из одной секции магистрального газопровода (МГП) в другую. Технологический цикл работ составляет 10 дней и включает в себя монтаж и демонтаж шлейфа, подключение МКС4 и выполнение перекачки. Экипаж МКС состоит из 5 человек, включая мастера, ответственного за безопасность и организацию работ, а также 4 машиниста.
При выборе Компрессорной Станции (КС) необходимо проводить тщательный анализ условий эксплуатации, характеристик и параметров использования. Рынок компрессоров обширен, и наблюдается развитие рынка поставщиков, предлагающих комплектующие для сборки компрессорных станций. Тенденция на текущий момент — увеличение популярности аренды и лизинга компрессорного оборудования.