Оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу

Наведено постановку задачі оптимізації режиму роботи компресорного цеху магістрального газопроводу. Описано програмно-інформаційний комплекс параметричного контролю та оптимального керування агрегатами компресорного цеху. Наведено результати розрахунків, виконаних за допомогою комплексу....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2008
1. Verfasser:	Лещенко, І.Ч.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут загальної енергетики НАН України 2008
Schlagworte:	Дослідження та оптимізація технологічних об’єктів і систем
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3073
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу / І.Ч. Лещенко // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 15. — С. 82-88. — Бібліогр.: 4 назв. — укp.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-3073
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-30732025-02-09T22:34:14Z Оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу Лещенко, І.Ч. Дослідження та оптимізація технологічних об’єктів і систем Наведено постановку задачі оптимізації режиму роботи компресорного цеху магістрального газопроводу. Описано програмно-інформаційний комплекс параметричного контролю та оптимального керування агрегатами компресорного цеху. Наведено результати розрахунків, виконаних за допомогою комплексу. 2008 Article Оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу / І.Ч. Лещенко // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 15. — С. 82-88. — Бібліогр.: 4 назв. — укp. 1562-8965 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3073 656.56:658.012.011.56 uk application/pdf Інститут загальної енергетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Дослідження та оптимізація технологічних об’єктів і систем Дослідження та оптимізація технологічних об’єктів і систем
spellingShingle	Дослідження та оптимізація технологічних об’єктів і систем Дослідження та оптимізація технологічних об’єктів і систем Лещенко, І.Ч. Оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу
description	Наведено постановку задачі оптимізації режиму роботи компресорного цеху магістрального газопроводу. Описано програмно-інформаційний комплекс параметричного контролю та оптимального керування агрегатами компресорного цеху. Наведено результати розрахунків, виконаних за допомогою комплексу.
format	Article
author	Лещенко, І.Ч.
author_facet	Лещенко, І.Ч.
author_sort	Лещенко, І.Ч.
title	Оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу
title_short	Оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу
title_full	Оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу
title_fullStr	Оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу
title_full_unstemmed	Оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу
title_sort	оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу
publisher	Інститут загальної енергетики НАН України
publishDate	2008
topic_facet	Дослідження та оптимізація технологічних об’єктів і систем
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3073
citation_txt	Оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу / І.Ч. Лещенко // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 15. — С. 82-88. — Бібліогр.: 4 назв. — укp.
work_keys_str_mv	AT leŝenkoíč optimízacíârežimívrobotikompresornihcehívâkzasíbpídviŝennâenergetičnoíefektivnostímagístralʹnogotransportuvannâgazu
first_indexed	2025-12-01T11:15:45Z
last_indexed	2025-12-01T11:15:45Z
_version_	1850304361783099392
fulltext	82 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007 ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ І СИСТЕМ На даний час у світі має місце тенденція до зростання ціни на такий важливий для економіки України енергетичний ресурс, як природний газ. Однак, із понад 75 млрд м3 природного газу що споживаються в Україні щорічно, лише 30% ста- новить газ власного видобутку, решту доводиться імпортувати. Недостатні обсяги власного видо- бутку природного газу та швидкий ріст цін на нього зумовлюють необхідність підвищення ефективності використання палива й енергії, впровадження енергозберігаючих технологій. Магістральні газопроводи є досить великими споживачами газу за рахунок власних потреб, технологічних і випадкових витрат. У парку газо- перекачувальних агрегатів (ГПА) ДК "Укртранс- газ" газотурбінні агрегати становлять 65%, газо- мотокомпресорні – 13%. Щорічно ГПА цих типів витрачають на технологічні потреби, за різними оцінками, від 4,7 до 5,8 млрд м3 паливного газу. Аналіз парку агрегатів ДК "Укртрансгаз" показав, що ГПА з газотурбінним приводом, які пропра- цювали менше ніж 15 років, становлять лише 32% [3]. Моральна застарілість газотурбінних ГПА, їх погіршений технічний стан є причиною збільшених, наднормативних витрат паливного газу. Зменшення цих витрат є важливим напря- мом енергозбереження і дає суттєвий економіч- ний ефект. Інша важлива задача, яка стоїть перед газо- транспортною галуззю країни, полягає в оптимі- зації режимів компресорних цехів. Згідно з різни- ми джерелами, за рахунок вибору оптимального складу обладнання та оптимізації його режимів можна отримати економію енерговитрат за нор- мальних умов роботи в обсягах 3-5% загальних енерговитрат на комприміювання газу [2, 4]. Для української газотранспортної системи це може становити близько 220 млн м3 щорічно. У процесі експлуатації відбувається погір- шення технічного стану газоперекачувальних аг- регатів, їх характеристики тією чи іншою мірою відхиляються від паспортних. Оптимізація режи- мів роботи компресорного цеху з метою змен- шення витрат паливного газу стає можливою са- ме завдяки розходженню фактичних характерис- тик агрегатів цеху. Отже, в галузі магістрального транспорту газу існує досить складна задача оп- тимального розподілу газових потоків і вибору найбільш економічного режиму роботи агрегатів з урахуванням різних технологічних обмежень. Задача оптимізації режимів компресорних це- хів нерозривно пов'язана із задачею експлуатації та обслуговування ГПА за фактичним технічним станом. На даний час у галузі ці задачі розгляда- ються, як правило, без взаємозв'язку, однак для досягнення кращих результатів зі скорочення витрат паливного газу компресорним цехом їх потрібно вирішувати в комплексі, тим більше, що багато в чому їхні рішення направлені на досяг- нення однієї мети, хоча і різними засобами. Так, при оптимізації режимів роботи компресорного обладнання основним критерієм є мінімум вит- рат паливного газу. Діагностика, що ставить за мету попередження аварій, контроль технічного стану ГПА, також опосередковано веде до скоро- чення паливно-енергетичних витрат. Комплек- сна постановка задачі близька до традиційного підходу експлуатаційного персоналу компресор- них цехів, завдяки чому не повинна викликати додаткових ускладнень при впровадженні прог- рамно-інформаційних засобів, розроблених для рішення цієї задачі. За останні роки в газовій галузі України ство- рено велику кількість різних систем автоматично- го керування газоперекачувальними агрегатами та автоматизованих систем керування компресорни- ми цехами. Але на газотранспортних підприємс- твах відчувається нестача сучасних ефективних та універсальних програмно-інформаційних засобів для виконання оперативних оцінок технічного стану основного обладнання, розрахунку реальної кількості газу, прокачаної кожним працюючим аг- регатом, проведення аналізу й оптимізації режи- мів функціонування як систем магістральних га- зопроводів у цілому, так і їх окремих об'єктів з ура- хуванням технічного стану обладнання. УДК656.56:658.012.011.56; 656.56:681.3 І.Ч. ЛЕЩЕНКО, кандидат технічних наук (Інститут загальної енергетики НАН України, Київ) ОПТИМІЗАЦІЯ РЕЖИМІВ РОБОТИ КОМПРЕСОРНИХ ЦЕХІВ ЯК ЗАСІБ ПІДВИЩЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ МАГІСТРАЛЬНОГО ТРАНСПОРТУВАННЯ ГАЗУ Наведено постановку задачі оптимізації режиму роботи компресорного цеху магістрального газопроводу. Описано програмно-інформаційний комплекс параметричного контролю та оптимального керування агрегатами компресорного цеху. Наведено результати розрахунків, виконаних за допомогою комплексу. ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007 83 Виходячи з принципу комплексного підходу до рішення задач підвищення ефективності фун- кціонування компресорного обладнання магіс- тральних газопроводів, в Інституті загальної енергетики НАН України створено програмно- інформаційний комплекс параметричного кон- тролю та оперативного керування роботою ГПА компресорного цеху. Програмний комплекс при- значений забезпечити в процесі експлуатації га- зоперекачувальних агрегатів регулярний діагнос- тичний контроль загального рівня технічного стану ГПА – газотурбінної установки і відцентро- вого нагнітача силами експлуатаційного персона- лу або спеціально виділеного фахівця. Іншою важливою задачею, яку призначений розв'язува- ти комплекс, є супровід керування компресор- ним цехом на стаціонарних режимах. Ця задача вирішується шляхом визначення оптимальних схем включення ГПА і режимів роботи кожного з них. Окрім того, комплекс дозволяє визначати необхідні значень керуючих параметрів газотур- бінної установки (ГТУ) при зміні завантаження агрегатів. Експлуатація комплексу передбачається на головному щиті керування компресорного цеху магістрального газопроводу з конкретним типом газотурбінного приводу газоперекачувального агрегату. На першому етапі передбачається екс- плуатація програмно-інформаційного комплек- су в режимі offline. При роботі в цьому режимі внесення необхідного обсягу вхідних даних за- безпечується ручним введенням параметрів, одержуваних при епізодичних вимірах на пра- цюючих ГПА компресорного цеху. Періодич- ність виміру вхідних параметрів ГПА (сеансів ді- агностування) обирається з міркувань експлуа- таційного персоналу. При стабільному режимі експлуатації можна рекомендувати один вимір параметрів за добу. У подальшій роботі плану- ється адаптувати комплекс для проведення сеан- сів діагностування в режимі online, коли вхідна інформація буде передаватись до комплексу ав- томатично. Задача оптимізації режиму роботи компре- сорного цеху розглядається як задача перерозпо- ділу потоків газу між агрегатами компресорного цеху з метою мінімізації витрат паливного газу, який споживається агрегатами з газотурбінним приводом. При цьому необхідно забезпечити ви- конання планового завдання на перекачування певної кількості газу при заданих тисках на вході та виході компресорного цеху та заданій вхідній температурі. Вирішуючи задачу оптимізації, не обхідно розглядати кожен агрегат індивідуально із власними фактичними характеристиками. В такій постановці розглядається компресорний цех, в якому ГПА працюють за паралельною або паралельно-послідовною схемами. Потрібно мінімізувати сумарні по цеху витра- ти паливного газу, отже, цільова функція моделі має такий вигляд Робота паралельної групи ГПА описується та- кими рівняннями: де Р1, Р2 – відповідно тиск на вході та виході і-го відцентрового нагнітача (ВЦН); Р1КЦ , Р2КЦ – відповідно тиск на вході та виході цеху; Т1і , Т1КЦ – відповідно температура на вході і-го ВЦН та на вході цеху; εі – ступінь стиснення і-го ВЦН; QКЦ, Qі, – відповідно зведена об'ємна подача га- зу через цех та і-й ВЦН; m – кількість працездат- них ГПА цеху – для задачі з вибором обладнан- ня, або кількість працюючих ГПА цеху – для за- дачі з фіксованою схемою роботи компресорно- го цеху. Для певного ступеня стиснення кожного ВЦН εі відносна частота обертання валу ВЦН n, зведена об'ємна подача газу Qзв, що компримію- ється, політропний коефіцієнт корисної дії ηn та зведена внутрішня потужність ВЦН Nзві співвід- носяться згідно з фактичними характеристиками кожного ВЦН, які можна отримати шляхом про- ведення ідентифікації технічного стану: де ρ1Ні – густина газу на вході і-го ВЦН. Для параметрів ВЦН існує ряд обмежень. Частота обертання кожного ВЦН обмежується мінімально і максимально припустимими оберта- ми – nmin, nmaх: ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ І СИСТЕМ (1) (2) (3) (4) (5) (6) 84 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007 Зведена об'ємна подача газу через і-й ВЦН обмежується мінімально і максимально припус- тимими значеннями – Qmin, Qmax: Коефіцієнт 1,1 за мінімально припустимої зведеної об'ємної подачі газу запобігає входжен- ню ВЦН до помпажної зони. Температура на виході і-го ВЦН не повинна перевищувати максимально припустимої темпе- ратури t2max: Регулюючи частоту обертання ВЦН, можна змінити зведену об'ємну подачу газу, отже і по- тужність агрегату і витрати паливного газу, які залежать від потужності. Потужність газотурбін- ного приводу пов'язана з потужністю нагнітача згідно із залежністю: де ∆Nмex – механічні витрати на валі силової тур- біни ВЦН. Наявна потужність кожної ГТУ обмежена- зверху максимально припустимою потужністю ГТУ на режимі Nemaxi , яка суттєво залежить від її технічного стану: Витрати паливного газу на поточному режимі для ГТУ розраховуються згідно із залежністю де AP4 q, Bq – коефіцієнти, які не залежать від заван- таження агрегату, а визначаються зовнішніми умовами і характеристикою газу, що транспорту- ється; KNi – коефіцієнт технічного стану і-ї ГТУ за потужністю. Таким чином, рівняння та нерівності (1)-(12) являють собою повну математичну модель ком- пресорного цеху при роботі за одноступінчастою схемою. При роботі за двоступінчастою схемою в рівнянні (3) замість значення ступеня стиснення ГПА записується ступінь стиснення для групи послідовно працюючих агрегатів: Газодинамічні характеристики ВЦН (6) і за- лежність (10) є нелінійними функціями, отже, це нелінійна задача оптимізації. Для рішення цієї задачі використано метод цілеспрямованого пе- ребору варіантів, для чого було розроблено спеці- альний алгоритм. Його особливість полягає в то- му, що оперування з характеристиками ВЦН ви- конується не в абсолютному вигляді, як вони на- ведені в альбомі, а у відносних критеріальних па- раметpax. Зa такого підходу змінній Qзв відпові- дає змінна змінний змінний а робочі характеристики сту- пеня стиснення та політропного ККД (6) прий- мають відповідно такий вигляд: де Нпол – політропний напір. Перехід до віднос- них критеріальних параметрів при роботі з харак- теристиками ВЦН дає можливість, по-перше, описати всі характеристики, в тому числі двомір- ну у вигляді відносних одномірних; по-друге, дозволяє використовувати отримані ха- рактеристики для будь-яких сполучень технічно- го стану вузлів ВЦН. Оптимізація режиму роботи компресорного цеху виконується як для паралельного, так і для паралельно-послідовного включення ВЦН. Алго- ритми для різного включення ВЦН багато в чому подібні. Головна відміна алгоритму для паралель- но-послідовного включення ВЦН полягає в тому, що оптимізація режиму компресорного цеху з ура- хуванням технічного стану ГПА забезпечується як за рахунок вибору кількості газу, що перекачуєть- ся кожною групою, так і за рахунок варіювання ступенів стиснення між нагнітачами кожної групи. Це забезпечує додаткову економію палива віднос- но оптимізації за об'ємною подачею. Програмно-інформаційний комплекс пара- метричного контролю та оптимального керуван- ня роботою газоперекачувальних агрегатів цеху компресорного цеху вирішує такі задачі: – розрахунок для кожного працюючого ГПА компресорного цеху показників технічного стану – коефіцієнта технічного стану ГТУ за потужніс- тю та коефіцієнтів технічного стану ВЦН за по- літропним напором та політропним ККД; – розрахунок для кожного працюючого ГПА компресорного цеху таких важливих вихідних показників роботи, як потужність ГТУ, ефектив- ний ККД ГТУ, витрати паливного газу, а також ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ І СИСТЕМ (12) (11) (10) (9) (7) (8) (13) ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007 85 контрольованих показників ГТУ, що відповіда- ють наявній потужності; – розрахунок кількості газу, що перекачується кожним ГПА і компресорним цехом у цілому; – оптимізація фактичного режиму компримію- вання за критерієм мінімуму витрат паливного га- зу агрегатами компресорного цеху. Розрахунок ви- конується для поточної схеми роботи ГПА цеху, без включення або відключення агрегатів. Оптимі- зація режиму досягається за рахунок зміни заван- таження агрегатів із метою мінімізації споживання паливного газу їх газотурбінними приводами; – розрахунок прогнозного режиму компримі- ювання за критерієм мінімуму витрат паливного газу агрегатами компресорного цеху. Розрахунок виконується з фіксованою схемою роботи цеху або з вибором оптимальної схеми роботи ГПА. Оптимізація режиму досягається за рахунок вве- дення в роботу агрегатів із кращим технічним станом і вибору такого їх завантаження, яке за- безпечує мінімальне споживання паливного газу; – прогнозний розрахунок регулюючих і кон- трольованих термодинамічних параметрів ГТУ для подальшої установки режимів із метою забез- печення планової потужності ГПА компресорно- го цеху (задача варіювання потужності); – збереження вхідних і розрахункових даних за весь період експлуатації ГПА компресорного цеху з можливістю їх подальшого перегляду у вигляді таблиць і графіків. Далі наведено приклади розрахунків, здійсне- них за допомогою програмно-інформаційного комплексу для цеху, в якому встановлені ГПА з газотурбінними приводами типу ГТК-10-4 та від- центровими нагнітачами типу 370-18-1 (звуже- ний). Результати проведеного параметричного контролю газоперекачувальних агрегатів цього цеху наведено в табл. 1. Для фактичного режиму роботи ГПА №1 (табл. 2) розраховано ряд важливих показників роботи ГТУ і значення керуючого та базового па- раметра – температури після турбіни низького тиску (ТНТ) і перед турбіною високого тиску (ТВТ), тиску повітря після осьового компресор (ОК) для наявної потужності. Виконано прогнозний розрахунок регулюю- чих і контрольованих термодинамічних парамет- рів ГТУ з метою забезпечення шести значень пла- нової потужності (табл. 3). Розрахунки показали, що не всі задані режими можуть бути реалізовані агрегатом №1. Хоча мак- симальна потужність ГТУ типу ГТК-10-4 за пас- портом становить 12000 кВт, для фактичного тех- нічного стану ГТУ агрегату №1 і для даних зов- нішніх умов наявна потужність дорівнює 8594 кВт. Отже, режими 1 і 2 забезпечити немож- ливо. Забезпечити режим роботи ГТУ з потужніс- тю 3200 кВт (режим 6) також неможливо, оскіль- ки методично мінімально допустима потужність для даного типу ГТУ становить 4800 кВт. Для ін- ших значень планової потужності розраховано значення керуючого та базового параметрів. Роз- рахувавши значення цих параметрів, можна отри- мати необхідну потужність газотурбінного приводу. ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ І СИСТЕМ Таблиця 1. Оцінки технічного стану ГПА компресорного цеху Номер агрегату КТС ГТУ за потуж- ністю Технічний стан ВЦН ККД полі- тропний КТС за політропним напором КТС за політроп- ним ККД 1 0,822 0,846 0,924 0,993 2 0,805 0,722 0,880 0,853 3 0,826 0,846 0,928 0,993 4 0,833 0,722 0,889 0,849 5 0,796 0,835 0,912 0,981 6 0,870 0,723 0,911 0,849 Таблиця 2. Показники фактичного режиму ГПА №1 Потуж- ність, кВт ККД ефек- тив- ний КТС за потуж- ністю Для наявної потужності Втрати палив- ного газу, нм3/год фак- тична наяв- на тиск після ОК, кГс/см2 температура, град. С перед ТВТ після ТНТ 6509 8594 0,222 0,822 3,08 780,0 519,8 2967,8 Таблиця 3. Варіювання потужності для ГПА №1 Номер режи- му Потуж- ність плано- ва, кВт ККД ефек- тивний Тиск після ОК, кГ/м3 Температура, град. С Витрати паливно- го газу, нм3/год. перед ТВТ після ТHТ 1 12000 Планова потужність перевищує наявну – 8594 кВт 2 9300 Планова потужність перевищує наявну – 8594 кВт 3 8500 0,237 3,07 776,9 518,3 3637,3 4 7600 0,231 2,88 747,6 503,2 3334,7 5 5400 0,211 2,43 675,8 466,5 2595,0 6 3200 Планова потужність нижча за рекомендований мінімум для даного типу ГТУ – 4800 кВт 86 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007 З метою мінімізації витрати паливного газу газотурбінними агрегатами оптимізовано фак- тичний режим з такими вхідними парамет- рами: – комерційна подача газу на вхід цеху 50,53 млн м3/доб.; – температура газу на вході цеху +15,0 0С; – тиск газу на вході цеху 51,00 кГс/см2; – тиск газу на виході цеху 70,55 кГс/см2; – атмосферний тиск 760,0 мм рт. ст.; – температура повітря на вході ОК +15,0 0С. Результати оптимізації показують (табл. 4), що за рахунок перерозподілу завантаження між агрегатами цеху досягається добова економія па- ливного газу 4985 м3. Необхідно зазначити, що режим, який роз- глядався в даному прикладі, не є напруженим з огляду на завантаження ГПА, тому в агрегатів є великий запас за потужністю, отже, і широка можливість для перерозподілу потоків газу між ними. Оцінюючи для української газотранспортної системи (ГТС) можливу економію паливного га- зу за рахунок вибору оптимальних режимів робо- ти ГПА, треба зробити таке зауваження. Макси- мальна пропускна спроможність української ГТС оцінюється на вході майже у 290 млрд м3, на ви- ході – 175 млрд м3, у тому числі до країн Цен- тральної та Західної Європи – 140 млрд м3 газу на рік [1]. Між тим, у 2005 році ГТС ДК "Укртран- сгаз" було транспортовано 200,2 млрд м3 природ- ного газу. Транзит газу до країн Західної та Цен- тральної Європи становив 121,5 млрд м3, що було найвищим показником за всі роки існування ук- раїнської ГТС. Отже, магістральні газопроводи України працюють у режимі неповного заванта- ження, що надає можливості для перерозподілу потоків газу між цехами КС та агрегатами в це- хах. Оптимізація режимів роботи газоперекачу- вальних агрегатів компресорних станцій за кри- терієм мінімуму витрат паливного газу на україн- ських магістральних газопроводах може дати економію паливного газу на рівні 1,5-3,5%, що співпадає з оцінками експертів [2]. За допомогою комплексу параметричного контролю й управління ГПА компресорного цеху було досліджено прогнозні режими роботи ком- пресорного цеху. Існує дві постановки задачі прогнозного розрахунку, які відрізняються між собою тим, що для першої постановки задачі схе- ма роботи цеху залишається зафіксованою, а для другої – здійснюється вибір ГПА для роботи з урахуванням їх технічного стану. Для розрахунку прогнозного режиму роботи компресорного цеху поставлено завдання на транспорт 56,8 млн м3 га- зу за добу при тиску на вході цеху 52,0 кГс/см і тиску на виході цеху 72,0 кГс/см2. При розрахунку прогнозного режиму з фіксо- ваною схемою цеху (табл. 5) у роботі знаходяться агрегати 1, 2, 5 і 6. При цьому сумарні за цехом витрати паливного газу становили 279618,3 м на добу. При розрахунку цього ж режиму з вибором схеми цеху замість агрегату 5 був включений аг- регат 3, який знаходиться у кращому технічному стані. Для другого варіанта розрахунку сумарні за цехом витрати паливного газу становили 277165,0 м3 на добу, що пов'язане з тим, що пра- ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ І СИСТЕМ Таблиця 4. Показники фактичного і оптимізованого режимів Група Ступінь № ГПА Об'ємна подача газу, м3/хв. Ступінь стиснення Оберти зведені Фактична потужність, кВт Витрати паливного газу, м3/доб. Фактичний режим 1 1 1 289,0 1,193 0,958 5319 73288,8 2 2 259,9 1,158 0,903 5539 63806,4 2 - 3 агрегат у резерві - 4 агрегат у ремонті 3 1 5 328,3 1,192 0,959 6023 68349,6 2 6 315,3 1,158 0,903 6266 65611,2 Сумарні за цехом витрати паливного газу 271056,0 Оптимізований фактичний режим 1 1 1 298,9 1,185 0,957 5233 72407,5 2 2 265,1 1,161 0,893 5621 64472,9 2 - 3 агрегат у резерві - 4 агрегат у ремонті 3 1 5 317,8 1,198 0,864 5995 68119,3 2 6 280,0 1,148 0,734 5659 61070,3 Сумарні за цехом витрати паливного газу 266069,9 Економія паливного газу 4985,0 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007 87 цює агрегат, який знаходиться у кращому техніч- ному стані і споживає менше паливного газу. Слід зазначити, що актуальними є обидві постановки задачі розрахунку прогнозного ре- жиму. Адже в газотранспортній галузі існують технологічні вимоги, які передбачають досить повільні зміни керуючих впливів, що виключає невиправдано часте включення або відключення ГПА. Всі незначні (до 5%) зміни у завданні на транспорт газу повинні забезпечуватися зміною тільки режимів працюючих ГПА. Зміни завдан- ня на транспорт, що вимагають введення в робо- ту або виведення з роботи додаткових агрегатів, відбуваються зазвичай не частіше ніж раз на квартал. При створенні програмно-інформаційного комплексу параметричного контролю й опера- тивного управління газоперекачувальними агре- гатами компресорних цехів значну увагу було приділено дослідженню режимів, які відрізня- ються від проектних. Однією з причин виникнен- ня таких режимів є погіршення технічного стану устаткування на компресорних станціях. Оскіль- ки більшість магістральних газопроводів вводи- лася в експлуатацію понад 20 років тому, то не- проектні режими, в цілому, є типовими для укра- їнської ГТС. Було розраховано прогнозний режим при зав- данні на транспорт 88,0 млн м газу за добу при тиску на вході цеху – 52,0 кГс/см2 і тиску на вихо- ді цеху – 72,0 кГс/см2. Виконано два варіанти роз- рахунків: перший для номінального технічного стану ГПА компресорного цеху, другий – для фактичного технічного стану агрегатів. Результа- ти розрахунків показали (табл. 6), що за номі- нального технічного стану газоперекачувальних агрегатів заданий режим може бути забезпече- ний. Але при врахуванні фактичного технічного стану агрегатів режим не може бути реалізова- ний через дефіцит потужності ГПА. Для забезпе- чення транспорту даної кількості газу необхідно знизити тиск на виході компресорного цеху з 72 кГс/см2 до 71,4 кГс/см2. Проведені розрахунки показали, що прог- рамно-інформаційний комплекс параметрично- го контролю й оптимального управління ГПА компресорного цеху працює задовільно. Вико- ристання програмно-інформаційного комплек- су параметричного контролю й оптимального управління ГПА компресорного цеху дозволяє підвищити надійність роботи газоперекачу- вального устаткування за рахунок постійного моніторингу індивідуального технічного стану кожного агрегату, забезпечити зниження витрат паливного газу за рахунок оптимізації режимів ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ І СИСТЕМ Таблиця 5. Результати розрахунку прогнозних оптимальних режимів Група Ступінь № ГПА Об'ємна подача газу, м3/хв. Ступінь стиснення Оберти зведені Фактична потужність, кВт Витрати паливного газу, м3/доб. без зміни схеми цеху 1 1 1 337,4 1,185 0,9852 6378,9 70177,0 2 2 300,3 1,146 0,9176 6327,5 70853,8 2 - 3 агрегат у резерві - 4 агрегат у ремонті 3 1 5 335,1 1,185 0,9882 6403,4 72022,4 2 6 298,3 1,146 0,8985 6279,9 66565,1 Сумарні за цехом витрати паливного газу 279618,3 з вибором схеми цеху 1 1 1 334,4 1,1854 0,9808 6302,9 69563,8 2 2 297,5 1,1458 0,9123 6229,1 70042,4 2 1 3 338,1 1,1854 0,9862 6394,8 70305,4 - 4 агрегат у ремонті 3 - 5 агрегат у резерві 2 6 300,8 1,1458 0,9032 6370,2 67253,3 Сумарні за цехом витрати паливного газу 277165,0 88 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007 роботи компресорного устаткування. Надалі планується розширення функціональних мож- ливостей комплексу для оптимізації режимів роботи компресорних станцій, до складу яких входять як газотурбінні, так і електропривідні агрегати. ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ І СИСТЕМ Таблиця 6. Прогнозний режим для різного технічного стану ГПА Група Ступінь № ГПА Об'ємна подача газу, м3/хв. Ступінь стиснення Оберти зведені Фактична потужність, кВт Витрати паливного газу, м3/доб. для номінального технічного стану ГПА 1 1 1 339,0 1,155 0,871 5337 54097,9 2 2 307,0 1,193 0,910 6700 63137,1 2 1 3 333,0 1,199 0,945 6493 61760,1 2 4 293,6 1,149 0,847 5313 53935,1 3 1 5 379,6 1,115 0,902 5557 55555,6 2 6 354,9 1,235 0,995 9043 78670,7 Сумарні за цехом витрати паливного газу 367156,5 для фактичного технічного стану ГПА 1 1 1 345,0 1,140 1,037 6259 69209,7 2 2 318,4 1,198 0,985 8313 87213,5 2 1 3 338,0 1,194 0,983 6559 71352,0 2 4 299,1 1,144 0,907 6291 68799,0 3 1 5 368,6 1,137 1,022 6515 72948,9 2 6 340,5 1,201 0,983 8997 87271,6 Сумарні за цехом витрати паливного газу 456794,7 Через перевантаження ГПА знижено тиск на виході цеху до 71,4 кГс/см2 1. Енергетична стратегія України на період до 2030 року (Розпорядження Кабінету Міністрів України від 15 березня 2006 р. №145-р). – С. 75 2. Ковалко М.П. Методи та засоби підвищення ефективності функціонування систем трубопровідного транспорту газу. – К.: Українські енциклопедичні знання, 2001. – 288 с. 3. Костенко Д. Энергосберегающие парогазовые технологии // 2006. – №2 (http://www.tek.ua). 4. Концепция энергосбережения в ОАО "Газпром" на 2001-2010 гг.: Материалы Бюро НТС ОАО "Газпром" – М.: ООО "ИРЦ Газпром", 2001. – С. 25-35.

Оптимізація режимів роботи компресорних цехів як засіб підвищення енергетичної ефективності магістрального транспортування газу

Institution

Ähnliche Einträge