РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА
В настоящее время широкое применение получают автоматизированные газораспределительные станции (АГРС) в комплектно-блочном исполнении (табл. 10.1).
Принципиальная схема АГРС-1/3 приведена на рис. 10.1. Блок отключающих устройств включает в себя входную 8 и выходную 4 нитки, предохранительный клапан 3, отключающие выходной 2 и входной 9 краны, вентиль на обводной линии 6, фильтр 10, блок одоризации 1, показывающие манометры 5 и 7 и продувочный вентиль 11.
В блоке отключающих устройств можно использовать следующие типы кранов: 11с20бк, 11с320бк, 11с722бк, 11с723бк1. Всю запорную арматуру разделяют по условному давлению, за которое принимают максимально допустимое давление среды: 0,16; 0,25;0,4;0,6; 1; 2,5; 4; 6,4; 10 МПа. Краны с пневмоприводом выпускаются на следующие условные диаметры: 50, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 700, 1000, 1200 мм.
Краны запорные шаровые КШ-10 и КШ-15 предназначены для отключения трубопроводов технологического, контрольного и предохранительного оборудования. Вентили запорные игольчатые ВИ-10 и ВИ-15 применяют на импульсных коммуникациях ГРС.
|
|
Таблица 10.1
Техническая характеристика АГРС
Показатель | АГРС-1/3 | АГРС-3 | АГРС-10 | |
1 Давление газа, МПа: на входе р вх на выходе р вых Производительность, м3/ч: при р вх = 1,2 МПа и р вых = 0,3 МПа при р вх = 5,5 МПа и р вых = 1 МПа Погрешность регулирования, %: р вх ≤ 0,6 МПа р вх > 0,6 МПа | 1,2¸5,5 0,3¸1 ± 10 ± 5 | 1,2¸5,5 0,3¸1,2 ± 10 ± 5 | 1,2¸5,5 0,3¸1,2 ± 10 ± 5 | |
Продолжение таблицы 10.1 | ||||
Температура окружающего воздуха, К Температура газа на входе, К Температура нагрева газа в подогревателе при максимальном расходе, К Расход топливного газа на подогреватель, м3/ч | 233¸323 | 233¸323 4,2 | 233¸323 | |
Рис. 10.1. Принципиальная схема АГРС-1/3:
1 - блок одоризации; 2 - выходной кран; 3 - предохранительный клапан; 4 - выход газа; 5, 7 - манометры; 6 - вентиль на обводной линии; 8 - вход газа; 9 - входной кран; 10 - фильтр; 11 - продувочный вентиль; 12 - подогреватель газа; 13 - кран с пневмоприводом; 14 - регулятор давления газа; 15 - кран с ручным приводом;
16 - газовый счетчик; 17 - щит автоматики
Кранами можно управлять с помощью узлов ЭПУУ-2, УПП-1 и УПП-2. Электропневматический узел управления ЭПУУ-2 преобразует электрический импульс в пневматический, который затем подается в пневмопривод или мультипликатор крана. Преобразователями импульсов в ЭПУУ-2 являются электропневматические краны ЭК-48-Д. На каждом кране устанавливают ЭПУУ-2, который содержит три клапана ЭК-48-Д, два из которых служат для открытия и закрытия крана, а третий - для включения в работу мультипликатора. Узел управления УУП-1 состоит из трех пневматических усилителей УП-2, трех кнопок КУ-II и трех клапанов перекидных КП-I. Отличие УУП-2 от УУП-1 заключается в применении более совершенного пневматического усилителя типа УП-3.
|
|
Узел очистки газа. Природный газ содержит различные твердые и жидкие механические примеси, которые могут привести к преждевременному износу оборудования и газопровода.
На АГРС применяют кассетный фильтр, который состоит из корпуса со съемной крышкой. Через крышку вставляют кассеты с фильтрующим стекловолокнистым материалом, который по мере загрязнения удаляют. Фильтр вскрывают в следующем порядке: закрывают краны на входной и выходной линиях, переходя на работу по обводной линии; сбрасывают газ из технологических коммуникаций; снимают крышку и заменяют кассеты. Сборку проводят в обратном порядке.
Узел редуцирования газа. На ГРС применяют в основном регуляторы давления прямого действия типа РД (табл. 10.2) и прямоточные регуляторы РДПР-3.
Таблица 10.2
Техническая характеристика регуляторов давления прямого действия
типа РД, используемых на ГРС
Показатель | РД-50 | РД-80 | РД-100 | РД-150 |
Условный диаметр, мм Давление, МПа: условное рабочее Коэффициент пропускной способности, т/ч Диапазон регулирования, МПа Точность регулирования, МПа | 6,4 5,5 0,25¸2 ± 0,0015 | 6,4 5,5 0,25¸2 ± 0,0015 | 6,4 5,5 0,25¸2 ± 0,0015 | 6,4 5,5 0,25¸2 ± 0,0015 |
Регулятор давления прямого действия представляет собой дроссельное устройство, приводимое в движение мембраной, находящегося под действием регулируемого давления. Регулятор состоит из регулирующего органа и мембранно-исполнительного механизма (МИМ). Регулирующий орган состоит из двух седел, закрепленных в корпусе регулятора, и золотника. Мембранно-исполнительный механизм состоит из мембранного узла, содержащего мембрану, зажатую между двух дисков, на которых закреплен шток золотника.
В надмембранной камере регулятора редуктор ВР-1 создает постоянное давление, равное заданному регулируемому давлению на выходе редуцирующей линии. Если давление на выходе регулятора становится меньше заданного, то сила действует на мембрану снизу и золотник перемещается вниз. Проходное сечение регулятора при этом увеличивается, и давление на выходе вновь восстанавливается до заданного.
Прямоточный регулятор РДПР-3 состоит из прямоточного регулирующего клапана и задающего устройства, соединенных трубопроводом. Регулирующий клапан имеет подвижное седло и мембрану, зажатую дисками, а задающее устройство - перепускной запорный клапан.
Принцип действия регулятора заключается в поддержании равновесия сил, действующих на мембрану привода регулятора. Конструкция регулятора РДПР-3 предусматривает обогрев входной части регулятора горячей водой.
Расход проходного сечения определяют по формулам:
при р 2 > 0,5 р 1
,
при р 2 < 0,5 р 1
,
где Q max - максимальный расход газа; Е - коэффициент расширения: при (р1 - р2) / р1 ≤ 0,08 Е = 1, при (р1 – р2) / р1 ≥ 0,08 Е = 1 – 0,46 (р1 – р2) / р1; р1, р2 - давление газа до и после клапана; r - плотность газа; t - температура газа.
Узел редуцирования давления газа состоит из двух или нескольких линий редуцирования (включая резервные) в зависимости от пропускной способности ГРС. Каждая линия редуцирования рассчитана на одну и ту же пропускную способность. Предохранительные клапаны установлены на выходных газопроводах и рассчитаны на полную пропускную способность ГРС с тем, чтобы в газопроводе не могло создаться давление, более чем на 10% превышающее рабочее. На ГРС применяют клапаны ППК-2 и СППК-2 с условным диаметром 50, 80, 100 или 150 мм или их модификации СППКМ, СППК4, ППК4.
|
|
При эксплуатации предохранительные клапаны систематически опробуют на срабатывание. Работу клапанов при различных установочных давлениях обеспечивают сменные пружины. Клапан считают отрегулированным, если его открытие и закрытие при заданном давлении происходит с чистым резким хлопком, без пропуска газа через закрытый затвор.
Диаметр клапана (при известной пропускной способности) можно определить из условия
,
где G - пропускная способность клапана; F - площадь рабочего сечения клапана; р - абсолютное давление после клапана в газопроводе; М - молекулярный вес газа; Т - абсолютная температура газа.
Для клапанов полно-подъемных F = 0,785 d 2, неполно-подъемных при h < 0,05 d F = 2,2 dh, где d - внутренний диаметр седла; h - высота подъема клапана.
Для полно-подъемного клапана
.
Узел осушки газа. Для предотвращения образования гидратов при редуцировании на ГРС применяют подогрев газа с помощью кожухо-трубных подогревателей 9ПГ64-3М и 3ПГ64-2М.
Подогреватели газа подключают к системе водяного отопления. Воду нагревают в котлах ВНИИСТО-4М с узлами регулирования газа низкого давления ШП-3 и ШРУ-4ИП в шкафном исполнении.
На АГРС применяют автоматические подогреватели газа модели ПГА, которые представляют собой прямоугольную печь радиально-конвективного типа, включающую огневую камеру, змеевик, горелки, запальник, термопару, терморегуляторы, электромагнитный клапан, датчик и регулятор давления топливного газа. Газ нагревают в змеевике, который имеет радиационную оребренную и конвекционные части. Горелку располагают в огневой камере. Топливный газ подают через регулятор, электромагнитный клапан и терморегулятор.
Количество тепла, необходимого для подогрева газа,
Q = qr cp Dt,
где q - расход газа; r - плотность газа; ср - удельная теплоемкость газа при постоянном давлении; D t - разность температур газа в теплообменнике.
Общая техническая характеристика АГРС, ГРС и ГРП дана в табл. 10.3.
Таблица 10.3
Техническая характеристика ГРС, ГРП и ГРУ
|
|
Вид ГРС, ГРП, ГРУ | Типовой проект | Давление, МПа | Пропускная способность, тыс. м3/ч | |
на входе | на выходе | |||
Промысловая ГРС ГРС с очисткой газа на входе в масляных пылеуловителях ГРС с очисткой газа после первой ступени редуцирования | ТР-515 ТР-596 ТР-606 | 6,4 5,5 5,5 | 5,5 0,3¸1,2 0,3¸1,2 | 150¸1000 5¸300 5¸300 |
Продолжение таблицы 10.3
ГРС с очисткой газа в висциновых пылеуловителях Контрольно-регуляторный пункт Промысловая ГРС АГРС магистральных газопроводов без подогрева газа АГРС магистральных газопроводов без подогрева газа ГРП в блочном исполнении для вспомогательных служб КС магистральных газопроводов | ТР-645 ТР-646 ТР-787 ТР-894 ТР-884 ТР-885 ТР-886 ТР-934 ТР-1167 | 5,5 5,5 5,5 6,4 До 5,5 До 5,5 До 5,5 1¸5,5 1¸5,5 | 0,3¸1,2 0,3¸1,2 0,3¸1,2 5,5 0,3¸1,2 0,3¸1,2 0,3¸1,2 0,3¸1,2 0,3¸1,2 | 0,01¸15 5¸300 0,12¸40 450¸2200 100 (при одном потребителе),170 (при двух потребителях) 0,17¸40 10¸150 |
Температуру измеряют с помощью термометров расширения, контактных, манометрических. Принцип действия термометров расширения основан на свойстве веществ изменять свой объем под воздействием температуры. Контактные термометры - разновидность ртутных. Их применяют для сигнализации и регулирования температуры. Принцип действия манометрических термометров основан на свойстве рабочего вещества менять свой объем в зависимости от окружающей температуры. Принцип действия термометров сопротивления основан на свойстве металлов и их сплавов менять электрическое сопротивление в зависимости от температуры.
Система автоматики и контрольно-измерительные приборы ГРС. Для измерения давления на ГРС применяют манометры (табл. 10.4).
Для измерения расхода газа на ГРС применяют дифманометры в комплекте с сужающими устройствами. Наибольшее распространение получили дифманометры ДП, ДСС, ДМ, ДС-У, ДС-П. Принцип работы дифманометров основан на методе определения перепада давления на сужающих устройствах. Широкое применение получили в качестве сужающих устройств диафрагмы, которые устанавливают между фланцами трубопровода. Расход газа через сужающие устройства определяют по результатам записи параметров на диаграмме регистрирующего прибора (дифманометра) при обработке планиметрами. В зависимости от применяемых приборов получают тот или иной вид диаграмм. Для их обработки используют разные планиметры. Равномерные круглые диаграммы обрабатывают пропорциональными планиметрами, неравномерные - корневыми, ленточные - полярными.
Таблица 10.4
Техническая характеристика манометров
Манометр | Тип | Верхние пределы измерения Р × 105, Па | Класс точности |
Технический Показывающий Технический показывающий щитовой установки Электроконтактный Электроконтактный во взры-вонепроницаемом корпусе Самопишущий с приводом от часового механизма Самопишущий с приводом от часового механизма сильфонный Показывающий с пневмовыходом Сильфонный С пневмоприводом Грузопоршневой | ОБМ1-100 ОБМ1-160 МОШ1-100 МОШ1-16 ЭКМ-160 ВЭ-16Рб МТС-710ч МСС-710ч МГП-270М МС-П1 МС-П2 МП-2,5; МП-6; МП-60; МП-600 | 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 60 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 60 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 60 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 60 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 60 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 60 6; 10; 25; 40; 60; 100 0,25; 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,55; 4 6; 10; 16; 25; 40; 60; 100 0,25; 0,4; 0,6; 1; 16; 24; 40 40; 60; 100 2,5; 6; 60; 600 | 2,5 1,5 2,5 1,5 1,5 2,5 1,5 1; 1,5 0,6; 1; 1,5 0,1; 0,2; 0,05 |
На современном этапе развития на ГРС в качестве средств измерения расхода используются разные по типу и устройству средства для измерения расхода газа. Среди них:
· устройства сужающие быстросменные;
· манометры дифференциальные сильфонные самопишущие;
· турбинные газовые счетчики;
· многониточные измерительные микропроцессорные комплексы «Суперфлоу-П».
Комплекс «Суперфлоу-П» представляет собой наиболее интересную установку с точки зрения современности.
Комплекс «Суперфлоу-П» – самостоятельное микропроцессорное вычислительное устройство с питанием от батарейки, предназначенное для измерения и регистрации параметров газового потока по одному, двум или трем измерительным трубопроводам. Стандартный комплект измерительной системы для одного измеряемого газопровода состоит из вычислителя (счетно-измерительного блока в корпусе), датчиков перепада давления и статического давления, смонтированных в нижней части задней несущей стойки, а также отдельного датчика температуры, устанавливаемого в защитной гильзе на измеряемом участке газопровода. При числе измеряемых трубопроводов больше одного или при использовании двухдиапазонных (сдвоенных) датчиков перепада давления, число датчиков увеличивается (всего до 7 различных датчиков). Дополнительные датчики устанавливает пользователь на предназначенные для них места и подсоединяет их к вычислителю.
Принцип действия комплекса основан на раздельном измерении перепада давления, статического давления и температуры газа в трубопроводе со стандартной диафрагмой.
Накопленную вычислителем информацию можно считать, подключив к нему на время ручной терминал СНIТ (рис. 10.2), будучи затем подключенным к принтеру, терминал выдает формализованные отчеты, причем в памяти терминала могут храниться отчеты от нескольких комплексов «Суперфлоу-П». Структурные схемы подключения приборов комплекса «Суперфлоу-П» к измеряемому однониточному трубопроводу и дистанционной передачи показаний.
Рис. 10.2. Структурная схема подключения приборов
комплекса «Суперфлоу-II»:
1 – вычислитель; 2 – кабель «вычислитель-терминал»; 3 – ручной терминал «CHIT»; 4 – датчик перепада давления; 5 – датчик давления; 6 – измерительный газопровод с диафрагмой; 7 – датчик температуры; 8 – принтер; 9 – персональный компьютер для сбора данных от нескольких комплексов «Суперфлоу-II»
Многониточный измерительный микропроцессорный комплекс «Суперфлоу-П» предназначен для непрерывного автоматического расхода и объема природного газа, приведенных к нормальным условиям, по методу переменного перепада давления на стандартных сужающих устройствах на одном, двух или трех трубопроводах газоизмерительного пункта (ГИП).
Комплекс позволяет определять объем и расход природного газа с учетом введенных вручную значений плотности газа при нормальных условиях, содержащихся в газе азота и углекислого газа, и выполнения расчетов в соответствии с «Правилами измерения расхода газа и жидкостей стандартными сужающими устройствами» РД 50-213-80.
Комплекс предназначен как для эксплуатации на открытом воздухе, так и в помещениях при температуре окружающего воздуха от -30 до 50°С при относительной влажности до 98% при 35°С, во взрывоопасных зонах открытых промышленных площадок и помещений ГИП классов В-1а, В-1г (ПУЭ), где возможно образование взрывоопасных смесей категорий ПА, ПВ групп Т1 – ТЗ согласно ГОСТ 12.1.011-78.
Комплекс является средством измерения. Он включает в себя микропроцессорный вычислитель типа «Суперфлоу-П», перепускное запоминающее устройство (терминал) типа «CHIT», датчик давления, датчик перепада давления и датчик температуры.
Система защитной автоматики и сигнализации. Для бесперебойной подачи газа потребителям на ГРС устанавливают систему защиты. Широкое применение получила система «Защита-2», которая выполнена на пневматических элементах. Данная система обеспечивает при понижении давления газа на выходе включение в работу резервной линии, при повышении давления - перевод работы ГРС на резервную нитку, а также включение электрической сигнализации.
На ГРС применяют защиту дублирующими контрольными регуляторами давления прямого действия типа РД. Принцип действия защиты основан на способности регуляторов давления в зависимости от задания настройки и выходного давления выбирать режим пропускной способности.