ЕНЕРГИЯ - Списание за оборудване, технологии и инженеринггодина IX, брой 5, 2017

Компресорни станции за газопроводи

Компресорни станции за газопроводи

Компресорните станции, наричани още помпени станции, са предназначени за повишаване на налягането на природния газ и имат голямо значение за транспортирането му в преносната газопроводна мрежа. Природният газ под високо налягане изминава разстояния от няколко хиляди километра до крайните консуматори. За да се осигури поддържане на налягането по маршрута на газопровода, компресорните станции обикновено се инсталират на разстояние от 70km до 160km една от друга. Разположението им зависи от релефа и броя на газовите кладенци. Честите промени на релефа и по-големият брой газови кладенци изискват повече компресорни станции. Големината на една компресорна станция и броят на компресорите в нея варират в зависимост от диаметъра на газопровода и обема на природния газ, който трябва да се компресира. Въпреки това, основните компоненти на една компресорна станция са сходни. Природният газ влиза в компресорната станция, където се компресира чрез турбина, ел. мотор или двигател с вътрешно горене. По този начин се гарантира изискваното налягане в газопровода.

Когато природният газ постъпи от газопровода в компресорната станция, първоначално той преминава през филтриращи сепаратори и утайници, подобни на тези, които се използват за отделянето на водата от природния газ по време на неговото обработване. Това са устройства, предназначени да премахнат всички нежелани свободни течности или замърсявания от чужди тела в природния газ преди той да проникне в компресорите. Въпреки че се счита, че газопроводът транспортира „сух газ“, известно количество вода и въглеводородни течности могат да кондензират при охлаждане на природния газ по протежение на газопровода. Събраните течни или полутечни отпадъчни продукти на територията на компресорната станция се отвеждат чрез тръбопроводи на безопасно място извън сградата, в която са монтирани компресорите. Друга специална система от тръбопроводи насочва природния газ от филтриращите сепаратори към газовите компресори.

Съществуват три основни типа двигатели, които задвижват компресорите. Първият тип са турбинните центробежни компресори, при които се използва газова турбина, която задвижва центробежния компресор. Центробежният компресор прилича на голям вентилатор в специален корпус и компресира и изпомпва природния газ при завъртане на перките. Малка част от природния газ от газопровода се изгаря, за да се захрани турбината. Друг тип са центробежните компресори, задвижвани от електрически мотор. Те наподобяват компресорите от предишния тип, но не използват природен газ от газопровода. Едно преимущество на електрическите мотори е, че не се изискват специални разрешения за въздушни емисии, тъй като не се изгаря въглеводородно гориво. Обаче, необходимо е да има надежден източник на електрическа енергия за компресорната станция. Друг тип компресори са тези, използващи двигатели с вътрешно горене на природен газ. Това са големи бутални двигатели, наподобяващи автомобилните двигатели, но доста по-големи от тях, захранвани от природен газ от газопровода. Буталата, монтирани в цилиндров блок, извършват възвратно-постъпателно движение и компресират природния газ. Компресорните и двигателните бутала са свързани към общ колянов вал. Предимството на тези компресори е, че обемът от природен газ, изтласкван към газопровода, може да бъде настройван и променян постепенно, за да се удовлетворят нуждите на клиентите при малки промени в търсенето. Освен компресорите, в една компресорна станция има и други съоръжения и системи. При компресирането на природния газ, неговото налягане и температура се повишават. Преди да се върне обратно в газопровода природният газ се охлажда с помощта на охладителната система на компресорната станция като по този начин се предпазва вътрешното покритие на газопроводните тръби и се повишава ефикасността на преноса. Чрез маслената система на компресорите се извършва смазване, охлаждане и защита на техните движещи се части. Монтират се и шумозаглушители, за да се спазят съответните стандарти. В случай на прекъсване на основното електрозахранване се включват генератори на електрически ток.

Сигурност и защита
Компресорните станции (КС) са взривоопасни съоръжения. Сградите на територията на КС, в които има газови технологични съоръжения, се проектират от негорими материали при спазване на нормите за пожарна безопасност. Пътищата на и до територията на КС се проектират с твърда настилка. Територията на КС се осигурява със система за физическа защита. Помещенията на КС, в които са монтирани газови съоръжения, се осигуряват с аварийна вентилация, осигуряваща безопасност на персонала срещу възможни инциденти, свързани с натрупвания на газ в помещенията, с далекосъобщителни връзки, с мълниезащитна и заземителна инсталация и с постоянно електрозахранване. Компресорните станции трябва да отговарят на определени изисквания, Първото от тях е фундаментите на компресорните агрегати да са отделени от конструкцията на сградата (основи, стени, покривни конструкции и др.) и да са осигурени срещу предаване чрез тях на вибрации на строителните конструкции, машините и газопроводите. Друго изискване е газопроводите, свързани към машините, да са закрепени еластично към конструкцията на сградата и да са с подходящи компенсиращи устройства. Също така, основното и спомагателното технологично оборудване, свързано с повишаване налягането на газа, се монтира в производствената зона на компресорната станция, а за изключване на компресорната станция от преносния газопровод се монтират спирателни съоръжения с дистанционно управление. Задължително е на всеки нагнетателен газопровод да се монтира обратен клапан. Освен това, на входящия и изходящия газопровод на компресорната станция трябва да се монтира устройство за изпускане на газа на разстояние, осигуряващо безопасни условия за разсейването му.

Компресорите, които при работата си могат да създадат по-високо от максималното работно налягане на свързаните с тях съдове и газопроводи, се съоръжават с предпазни клапани. Предпазните клапани трябва да са оразмерени по подходящ начин и да не допускат повишаването на налягането с повече от 10 на сто от максималното работно налягане на свързаните с компресора съоръжения. Компресорите се оборудват и с автоматична защита, която не допуска работата им при намаляване на налягането в смукателния газопровод под минимално допустимото при центробежни компресори, повишаване на налягането след компресора над максимално допустимото, намаляване на налягането в охлаждащата система под минимално допустимото, намаляване на налягането под допустимото в маслената система, както и повишаване на температурата на газа над допустимата. Компресорните станции се съоръжават с аварийна система за изключване, която е в състояние да изолира компресорната станция от газопровода и да изпусне газа от газопроводите на територията на компресорната станция. Тази аварийна система осигурява изпускането на газа на място, което не създава опасност и предоставя възможност за изключване на компресорите и електрическите уредби. Тя се управлява най-малко от две места, като едното от тях е извън газоопасната зона.

Внедряването на програма за пряко инспектиране и поддръжка е един доказан и рентабилен начин за детектиране, измерване, определяне на приоритети и извършване на ремонти, свързани с възникнали пропуски и течове на природен газ на територията на компресорната станция. Една такава програма се извършва на четири етапа. Първият етап включва провеждането на основно проучване. Следващият етап обединява записване на получените резултати от основното проучване и идентифициране на съоръженията, на които трябва да се извърши рентабилен ремонт. През третия етап се осъществява анализ на данните, извършват се ремонтите и се прави оценка на получените спестявания от природен газ. Последният етап на програмата включва разработване на проучвателен план за бъдещи инспекции и последващ мониторинг на оборудването, при което възникването на пропуски и течове е с голяма вероятност. Най-често срещаните техники за откриване на пропуски и течове са чрез използване на сапунена пяна, електронни газови детектори, преносими анализатори на органични и токсични пари, инфрачервени камери (на принципа на абсорбиране от въглеводородните емисии на инфрачервена светлина с определена дължина на вълната) и акустично детектиране (чрез преносими акустични устройства, детектиращи акустичния сигнал, получен при освобождаване на газ под налягане през отвор).

Избор на компресорни станции
Когато се прави избор на компресорни станции за газопроводни проекти, икономическите показатели на цялата дейност зависят до голяма степен от работата на включените компресори. Важни критерии са направените капиталовложения (начална цена + инсталационна цена), операционната цена (особено цената на горивото) и емисиите. Решенията за проектирането на комресорните станции, вкл. брой компресори, изисквания за работа в режим „готовност“ и тип на задвижването оказват влияние върху цената, консумацията на гориво, операционната гъвкавост, емисиите и експлоатационната готовност на станцията. Необходимо е да се имат пред вид и промените в натоварването. Във връзка с емисиите не трябва да се счита, че отработените газове от двигателите са единственият емисионен източник в компресорните станции. Тук следва да бъдат включени и пропуските и течовете на природен газ от съоръженията и оборудването в КС. В този случай, трябва да се прави разграничение между пропуски и течове, които могат да бъдат уловени лесно, и тези, които не могат да бъдат уловени. Освен това, необходимо е да се извършва оценка колко често трябва да се извършва продухване на компресорната станция.

Едни от най-известните в света производители на съоръжения и оборудване за компресорни станции са General Electric, Siemens, Caterpillar, MAN Diesel&Turbo и др. Съвременните компании предлагат интегрирани решения за компресорни станции, базирани на тяхната професионална квалификация и практически опит. Те осигуряват оптимални процеси, безпроблемна IT интеграция и обслужване в продължение на целия цикъл на функциониране на компресорната станция. Интерфейсните проблеми между инженеринга и строителните дейности са вече в миналото, тъй като компресорната станция се доставя като „plug&play” модулно решение, в което всички компоненти са предварително конфигурирани, и по този начин се осигурява бързо внедряване на проекта и изключителна гъвкавост. Съвременните компресорни станции се превръщат в наистина безпроблемни решения за потребителите поради предоставянето на всестранни услуги, включващи първоначални проучвания и концепции, юридически и финансови услуги, управление на проекти, доставки и техническо обслужване. Заедно с тези операционни преимущества за операторите на газопроводи, те предлагат бърз инженеринг и рентабилно внедряване, даже за големите проекти, намалявайки бизнес рисковете за клиента. Производителите на турбокомпресори осигуряват пълно портфолио, за да отговорят на изискванията на газовата промишленост. На пазара се предлагат центробежни, аксиални и аксиално-радиални компресори, както и такива с интегрална трансмисия, които отговарят на изискванията на всеки клиент и са в съответствие с всички задвижвания – парни турбини, газови турбини, електрически мотори, вкл. такива с инверторни системи.

Компресорните станции за газопроводи се оборудват с устройства за непрекъснат мониторинг на безопасността, за да се предотвратят аварии, които могат да доведат до злополуки с хора, повреди на оборудването и аварийни изключвания на газопроводите. Природният газ е лесно възпламеним и изисква инсталирането на надеждни електронни газови детектори. Компресорните станции са съоръжени със системи за аварийно изключване, които изолират станциите и осигуряват безопасно вентилиране в случай на аварийна ситуация. Тъй като природният газ е по-лек от въздуха, той се издига и се разсейва бързо в атмосферата. Тези системи са с голяма надеждност, поради което инциденти, свързани с компресорни станции, се случват изключително рядко. Повечето компресорни станции са с висока степен на автоматизация, представлявайки част от газопроводната разпределена система за управление. Те се контролират дистанционно от главни оперативни центрове, които често са отговорни за многобройни газопроводи. Дори при такова високо ниво на автоматизация, все още са необходими рутинна поддръжка и ремонтиране на съоръженията и оборудването в компресорните станции за газопроводи.