Установка охлаждения газа

Система охлаждения технологического газа

Назначение, устройство и состав системы

Охлаждение газа после сжатия его в нагнетателях проводят для увеличения пропускной способности газопровода, а так же для предотвращения размягчения и разрушения противокоррозионной изоляции газопровода (температура размягчения битумных мастик 35°С, температура плавления изоляционных лент 40..130 °С), поддержания в определенных пределах среднегодовой температуры грунта для сохранения его структуры в зоне многолетней мерзлоты, предотвращения постепенного повышения температуры газа от станции к станции из-за плохих условий теплопередачи при подземной укладке труб большого диаметра.

Для охлаждения компримированного газа применяют аппараты воздушного охлаждения (АВО) горизонтальные (АВГ) и зигзагообразные (АВЗ). Независимо от назначения и конструктивного исполнения АВО включают узлы: теплообменные трубчатые секции, осевые вентиляторы с электроприводом, аэродинамические элементы (диффузор и т.п.), несущие конструкции и узлы регулирования. Компоновка АВЗ показана на рис. 2.5.1.

Принцип работы

Принцип работы аппарата следующий: компримированный газ после нагнетателей подается в трубчатые теплообменные секции АВО, зигзагообразно расположенные относительно друг друга (трубы в секциях располагаются горизонтально). Зигзагообразная горизонтальная компоновка теплообменных секций сочетает в себе такие достоинства: компактность, вертикальная ось вращения вентилятора без промежуточного вала, снижение зависимости тепловой эффективности АВЗ от направления и скорости ветра. Охлаждающий воздух поступает в аппарат снизу, проходит входную конфузорную воронку (где поток разгоняется и выравнивается поле скоростей) и рабочим колесом осевого вентилятора подается через диффузор (где повышается статическое давление, выравнивается поле скоростей закрученного потока) к теплообменным секциям. Пройдя секции, нагретый воздух уходит в атмосферу. Естественное движение нагреваемого воздуха снизу вверх позволяет использовать эту самотягу для снижения мощности электропривода вентилятора. Количество подаваемого воздуха регулируется углом постановки лопастей вентилятора. Чем круче поставлены лопасти, тем выше производительность, но одновременно возрастает и мощность, потребляемая электродвигателем вентилятора. Нижнее горизонтальное расположение вентилятора создает удобство обслуживания, простоту совмещения его с приводом, кроме того вентилятор работает в среде ненагретого воздуха, что обеспечивает и энергетические преимущества при эксплуатации АВО.

АВО комплектуются теплообменными секциями с биметаллическими оребренными накатными трубками с коэффициентом оребрения 9 и 14,6. Трубки с большим коэффициентом оребрения имеют лучшие теплообменные свойства, но одновременно и большее аэродинамическое сопротивление. Внутренняя поверхность биметаллических оребренных трубок может быть изготовлена из углеродистых и нержавеющих сталей, наружная (для формообразования ребер) - из сплавов алюминия. Крышки секций литые из углеродистых и нержавеющих сталей.

 

 

Рис. 2.5.1 Аппарат воздушного охлаждения газа (АВО газа).

1 - колесо осевого вентилятора; 2 - корпус вентилятора, входной конфузор; 3 - корпус вентилятора, выходной диффузор; 4 - зигзагообразные теплообменные секции; 5 - несущая металлоконструкция.

· Основные технические данные

Технические данные АВЗ-64-Б1-ВТЗ и АВЗ-9-64-Б1-ВТЗ

1. Аппарат предназначен для работы на открытом воздухе в микроклиматических районах с умеренным климатом при средней температуре в течении пяти суток подряд в наиболее холодный период не ниже -40°С.
2. Поверхность теплообмена аппарата, м2:
а) наружная (по оребрению)	5300
б) внутренняя	440
3.    Аппарат изготовлен:
а) с несущей металлоконструкцией,
б) без узла управления,
в) без змеевика подогрева воздуха.
4. Секции (пределы применения секций АВЗ в зависимости от рабочей температуры и рабочего давления приведены в Приложении 1):
4.1. Количество секций в аппарате	6 шт.
4.2. Условное давление	64 кгс/см2
4.3. Максимальная рабочая температура среды	300 °С
4.4. Шифр материального исполнения	Б1
4.5. Количество рядов труб	8
4.6. Количество ходов по трубам	1
4.7. Площадь сечения одного хода	0,0652 м2
4.8. Поверхность теплообмена секции, м2:
а) наружная (по оребрению)	884
б) внутренняя	73
5. Привод:
5.1. Количество приводов в аппарате	1 шт.
5.2. Шифр типа привода	ВЗТ
5.3. Номинальная мощность электродвигателя	90 кВт
5.4. Тип электродвигателя	ВАСО16-34-24
5.5. Скорость вращения ротора электродвигателя	250 об/мин
6. Вентилятор (аэродинамическая характеристика вентиляторов АВЗ приводится в Приложении 2 паспортов АВЗ):
6.1. Количество вентиляторов в аппарате (с ручной регулировкой угла установки каждой лопасти при остановке вентилятора).	1 шт.
6.2. Тип колеса осевого вентилятора	УК-2М
6.3. Диаметр колеса вентилятора	5000 мм
6.4. Количество лопастей	4 шт.
6.5. Скорость вращения вентилятора	250 об/мин
6.6. Максимальный угол установки лопастей	24 (25) градуса.
7. Лопасти вентилятора типа УК-2М изготовлены из алюминия марки АМцМ ГОСТ-21631-76 и сварены в среде аргона.
8. Габаритные размеры, мм:
8.1. Длина	6525
8.2. Ширина	6550
8.3. Высота	5735
9. Масса аппарата, кг	39290
10. Уровень звука Ld A < 92 дБл ГОСТ 8.055-73.
11.  Согласно ТУ16-510.588-75 двигатель допускает работу в длительном режиме при превышении мощности на 10 % (99 кВт).

Эксплуатация

В соответствии с инструкцией по эксплуатации (см.Приложение 4 «Инструкция по эксплуатации АВО газа») АВО проверяются машинистом один раз в смену путем внешнего осмотра.

Осмотр АВО проводится при приеме смены, а также после каждого переключения этих аппаратов.

Прием смены в части АВО включает:

– осмотр щита управления и ознакомление с записями в журнале;

– непосредственный осмотр аппаратов.

– При осмотре щита управления машинисту необходимо:

– по сигнальным лампам установить количество работающих вентиляторов АВО и находящихся в ремонте (проверка световой сигнализации)

– проверить правильность оформления вывода в ремонт не работающих АВО газа на пульте управления: наличие предупредительных табличек на кнопках пуска/останова вентиляторов, отключение вводного автомата и табличку на нем, снятие предохранителя с цепи управления автомата пуска;

– по приборам на щите управления определить перепад температуры технологического газа на АВО (перед замерными устройствами температура газа не должна превышать 42 °С), а также перепад давления газа (не должен превышать 0,05 кПа);

– ознакомиться с записями в журнале.

– Непосредственный осмотр АВО имеет целью проверку: работоспособного состояния аппаратов, соответствия информации, полученной машинистом на щите управления, реальным данным (действительно ли вентилятор включен/выключен, верны ли температуры газа, оформлена ли ремонтная площадка и т.д.) - что позволяет одновременно проконтролировать систему КИПиА и предоставляет объективные сведения для принятия решений.

Осмотр АВО начинается снизу (с промплощадки). При этом машинист обязан:

– убедиться в отсутствии посторонних предметов на фундаментах, без опасности и удобстве подходов к оборудованию (отсутствие масла, льда и грязи), особое внимание следует обратить на появление наледи и сосулек на аэродинамических элементах АВО (диффузор, входная воронка, рабочие лопасти) не находящихся в работе, т.к. при пуске это может повредить аппарат; обо всех нарушениях машинист должен доложить сменному инженеру и сделать запись в журнале;

– по внешним ощущаемым признакам определить состояние работающих АВО: у вентилятора ровный шум, без чирканья лопастей о корпус, нет стуков и скрежета в подшипниках электродвигателя, нет дыма и запаха горящей изоляции электропроводки, нет свиста утекающего газа, отсутствие обледенения запорной арматуры и труб (обледенение один из признаков утечки газа); при незначительных нарушениях машинист должен доложить сменному инженеру и сделать запись в журнале, после чего по распоряжению сменного инженера приступает к ремонту; при прогрессирующих нарушениях, грозящих поломкой аппарата, машинист немедленно со щита останавливает вентилятор самостоятельно, о чем докладывает сменному инженеру и делает запись в журнале;

– с помощью термометра, установив его на входе/выходе аппарата, машинист проверяет действительный перепад температур технологического газа на АВО и значение температуры перед замерными струнами необходимо сверить действительные данные с показаниями приборов на щите и в случае несоответствия сообщить сменному инженеру и дежурному прибористу.

Примечание

 В случае роста температуры после АВО машинисту необходимо провести анализ причин повышения температуры.

Нормальное (естественное) повышение температуры газа может происходить, например, при снижении расхода газа через нагнетатели (проверить по показанию приборов на щите управления), когда повышается степень сжатия и, соответственно растет температура компримированного газа, либо при значительных колебаниях суточной температуры атмосферного воздуха, угла установки лопастей, загрязнения внутритрубного пространства и т.п.

Ненормальное повышение температуры (или снижение температурного перепада) за АВО обычно является следствием заноса пылью межреберного пространства труб теплообменника, что ухудшает теплообмен и снижает расход охлаждающего воздуха, подаваемого вентилятором.

О результатах наблюдений и анализа машинист докладывает сменному инженеру.

– по манометру, устанавливаемому в специальный карман на газопроводе перед замерными устройствами, машинист определяет действительный перепад давления компримированного газа и сверяет его с данными на щите управления, в случае разницы этих данных машинист должен сообщить сменному инженеру и дежурному службы КИП.

После этого машинист поднимается наверх на эксплуатационную площадку (площадку обслуживания).

Находясь на площадке обслуживания, машинист прослушивает аппарат на предмет утечек газа. Если в случае нарушения герметичности вальцовки теплообменных труб, либо их разрыва утечка газа сопровождается сильным шумом или свистом (слышимым издалека), то мелкие свищи через прокладки под крышками секций или во фланцах слышны с более близкого расстояния. При несильных утечках газа место свища разрешается определять рукой.

Обо всех нарушениях герметичности АВО машинист обязан сразу доложить сменному инженеру и сделать отметку в журнале. В случае значительного нарушения герметичности машинист самостоятельно немедленно отключает аппарат по газу, перекрывая входные и выходные краны.

Внимание!

– Машинисту, проверяющему АВО необходимо также сверить количество работающих вентиляторов (в действительности) с данными со щита управления (т.к. возможны случаи не запуска вентилятора, хотя сигнальная лампа на щите горит).

– Попутно, при осмотре машинист проверяет правильность оформления ремонтных площадок на неработающих АВО.

Обо всех нарушениях машинист сообщает сменному инженеру и делает отметки в журнале.

Эксплуатация АВО газа предусматривает их пуски и остановы.

· Проверка предпусковых условий:

– проверить затяжку гаек крепления крышек секций;

– по отметкам на обечайке рабочего колеса проверить, чтобы лопасти были установлены на один угол;

– внимательно осмотреть крышки теплообменных секций, лопасти вентилятора и т.п. в целях выявления возможных трещин металла;

– удалить масло, грязь и лед, мешающие запуску и обслуживанию АВО;

– проверить исправность электропроводки и заземления аппарата совместно с дежурным службы КИП;

– проверить в ручную рабочее колесо вентилятора.

· Пуск АВО:

– со щита управления включить вентилятор (необходимо убедиться в его работе);

– подъем давления производить постепенно, с тем, чтобы давление пуска не превышало 25% от рабочего давления, пока температура в аппарате не будет выше минимальной рабочей температуры;

– поддерживать скорость подъема температуры (при останове скорость снижения температуры) не более 30°С/час - этим достигается равномерный прогрев теплообменных секций и герметичность вальцовочных и фланцевых соединений;

– подъем давления осуществлять постепенно, с 15-минутными остановками на давлениях 0.25, 0.5 и 0.75 от рабочего давления.

– В процессе пуска машинист проводит осмотр аппарата и в случае нарушений докладывает сменному инженеру.

· При остановке АВО машинист должен:

– отсечь аппарат АВО по технологическому газу, для чего открывает кран «на свечу» и закрывает краны на входе и выходе из аппарата;

– после этого со щита останавливает вентилятор (на промплощадке необходимо убедиться в том, что вентилятор остановлен);

– в случае вывода аппарата в ремонт машинист должен оформить пульт управления и промплощадку; на пульте управления вывешивается предупредительная табличка «Не включать, работают люди!» на кнопках пуск/остановка и на отключенном вводном автомате, снимается предохранитель с цепи управления автоматом пуска (исключает самопроизвольное включение вентилятора). На промплощадке вывешиваются таблички-ограждения;

– сделать соответствующую запись в журнале.

Внимание!

Машинистам категорически запрещается выполнять ремонтные работы, обслуживание и т.п. на электродвигателе привода. Обо всех замеченных неисправностях он обязан доложить сменному инженеру и дежурному электрику.

В случае останова всей группы АВО, необходимо открыть обводные краны. Затем аппараты сообщаются с атмосферой (открыть «свечи») и отсекаются по технологическому газу.

Согласно инструкции по эксплуатации и «Правилам ТЭ магистральных газопроводов» в работе должны находиться все исправные АВО.

Неисправная работа АВО (отсутствие температурного перепада по газу, утечки газа и т.п.) снижает устойчивость изоляции, уменьшает пропускную способность газопровода, может привести к пожару или взрыву.

Признаками неисправной работы АВО являются (внешние признаки):

– сильный шум, свист - утечка газа при обрыве теплообменных труб, негерметичности крышек, фланцев и т.п.;

– скрежет, повышенная шумность и др., вызванные поломками в электродвигателе;

– вибрация, чирканье лопастей о корпус - дисбаланс рабочего колеса;

– запах горящей изоляции или дым и т.п.

Кроме этого выявляются и скрытые признаки неисправной работы:

– отсутствие перепада температур технологического газа при нормальной работе вентилятора, неизменном режиме работы не свидетельствует о значительном загрязнении пылью теплообменных секций;

– повышение сопротивления по давлению в аппаратах АВО свидетельствует о закупоривании теплообменных труб.

В случае обнаружения неисправностей машинист докладывает сменному инженеру и делает соответствующую запись в журнале, в последствии выполняет распоряжения сменного инженера.

В случае обнаружения прогрессирующих неисправностей, грозящих серьезными поломками или опасными ситуациями, как то:

– утечка газа;

– неисправность рабочего колеса вентилятора;

– возгорание электродвигателя или разрушение его подшипников.

– машинист обязан немедленно остановить вентилятор АВО и снять давление с теплообменных секций. После этого машинист обязан доложить сменному инженеру, не приступая самостоятельно к ликвидации аварии.

Установка охлаждения газа

Эксплуатация установки охлаждения газа должна производиться в соответствии с производственной инструкцией, составленной на основе инструкции заводов - изготовителей оборудования и настоящих Правил.

Пуск компрессорной станции в эксплуатацию без ввода в работу установки охлаждения газа не допускается. Температура газа на выходе АВО должна поддерживаться персоналом в заданных пределах.

Пределы изменения температуры газа на выходе АВО должны устанавливаться ЦДС ПО с учетом обеспечения продольной устойчивости магистрального газопровода оптимального режима работы; сохранности изоляции; предотвращения гидратообразования; температуры наружного воздуха.

Техническое обслуживание установки охлаждения газа должно включать:

– внешний осмотр оборудования и коммуникаций, обнаружение утечек газа;

– контроль и регистрацию температуры газа на выходе установки;

– контроль перепада давлений газа.

Периодичность выполнения указанных операций определяется техническим состоянием, степенью автоматизации, но не реже 1 раза в сутки.

В работу должны быть включены все исправные аппараты воздушного охлаждения. Число включенных в работу вентиляторов охлаждения выбирается диспетчером или автоматически с учетом атмосферных условий и заданного режима. При отклонении температуры газа от установленных пределов на выходе установки и отсутствии при этом технических средств для ее изменения по согласованию с ЦДС ПО должен быть изменен режим работы КС.

В случае возрастания перепада давлений газа на установке выше установленного должен быть открыт запорный кран на обводном газопроводе установки и приняты меры по поочередной остановке и очистке загрязненных аппаратов.

Не реже 1 раза в год должны производиться наружный осмотр аппаратов воздушного охлаждения с целью определения работоспособности трубных пучков, вентиляторов и очистка от загрязнений.

В соответствии со специальной инструкцией необходим ежегодный контроль неразрушающими методами толщен стенок выходных и входных трубопроводов в эрозионно-опасных местах (тройники, отводы и другие соединительные детали). Результаты контроля должны фиксироваться в актах.