Классификация и структура ГРС

ГРС является элементом системы газоснабжения и источником газораспределения. Газораспределительная станция является конечным участком магистрального газопровода и как бы границей между распределительными и магистральными газопроводами.[14]

На ГРС давление газа снижают до величины, необходимой для потребителя, и поддерживают его постоянным. Все оборудование ГРС рас считывают на рабочее давление 7,5 и 5,5 МПа,т.е. на максимально возможное давление газа в магистральном газопроводе. В состав газораспределительной станции входят:

а) узлы:

· переключения;

· очистки газа от механических примесей и конденсата;

· предотвращения гидратообразования;

· редуцирования газа;

· подогрева газа;

· коммерческого измерения расхода газа;

· одоризации газа (при необходимости);

· автономного энергопитания;

· отбора газа на собственные нужды;

б) системы:

· контроля и автоматики, связи и телемеханики;

· электроосвещения, молниезащиты, защиты от статического электричества;

· электрохимзащиты; отопления и вентиляции;

· охранной сигнализации;

· контроля загазованности.

В зависимости от производительности, исполнения, количества выходных коллекторов газораспределительные станции условно делятся на три большие группы: ГРС малой, средней и большой производительности (рис. 3.1.).

Газораспределительные станции подразделяются на:

· станции индивидуального проектирования;

· автоматические (АГРС);

· блочно-комплектные (БК-ГРС) с одним или двумя выходами на потребителя.

К станциям малой производительности (1,0... 50,0 тыс. м³/ч) относятся несколько типов АГРС, изготовленных разными заводами; все технологическое оборудование размещается в нескольких металлических шкафах. Из этого ряда АГРС наибольшее распространение получили станции типа АГРС-1/3, "Энергия-1", "Энергия-3", "Ташкент-1" и "Ташкент-2".

К станциям средней производительности (50,0...160,0 тыс. м³/ч) относятся БК-ГРС, выполненные в блочно-комплектном исполнении, с одной или двумя выходными линиями к потребителям; часть технологического оборудования размещается в блок-боксах, а другая часть — на открытой площадке (узлы очистки, одоризация, подогреватели); в блок- боксе находятся регуляторное оборудование, КИП и А, система отопления боксов. Из этого ряда станций наибольшее распространение получили БК-ГРС-1-30, БК-ГРС-Н- 70, БК-ГРС-1-150.

К станциям большой производительности (от 160,0 до 1 000,0 тыс. м³/ч и более) относятся станции, построенные по индивидуальным проектам, как правило, это ГРС и контрольно-распределительные пункты (КРП), подающие или распределяющие газ для крупных промышленных объектов и районов.[14]

Рис. 3.1. Классификация типов ГРС, эксплуатируемых на объектах газовой промышленности

Несмотря на такое разнообразие типов газораспределительных станций, структурная схема ГРС с одним потребителем газа может быть сведена к схеме, показанной на рис. 3.2, а структурная схема ГРС с двумя потребителями газа — к схеме, показанной на рис. 3.3.

Для автоматического предотвращения выхода регулируемого давления за допустимые пределы (более 10% номинального), т.е. для предотвращения недопустимого повышения или понижения давления в сетях потребителей, на ГРС предусматривают автоматические системы защиты. Большинство таких систем построено с использованием следующих nht[ принципов.

1. Системы с перестройкой режимов работы регуляторов давления.

Эти системы предусматривают наличие рабочих и резервной ниток регулирования. На каждой нитке устанавливают регулирующий и кон трольный клапаны. При нормальном режиме на рабочих нитках контрольные клапаны открыты, так как настроены на давление, несколько превышающее (10%) номинальное. Клапаны резервной нитки настроены на давление несколько меньше номинального (10%), поэтому они закрыты. Следовательно, система работает по принципу облегченного резерва, когда резерв находится в неполном рабочем режиме.

Рис. 3.2. Структурная схема ГРС с одним потребителем

При аварийном открытии рабочего регулирующего клапана и росте выходного давления в работу включится контрольный клапан. Он предотвратит недопустимое повышение давления и будет поддерживать его постоянным.

При аварийном закрытии регулирующего клапана и понижении давления в работу включится резервная нитка и прекратится снижение давления газа.

2. Следующий принцип защиты заключается в установке на каждой нитке редуцирования крана с пневмоприводом и программным управлением. При повышении регулируемого давления кран выключает нитку с отказавшим регулирующим клапаном, а понижение давления предотвращает включающаяся в работу резервная нитка.

Если на одной из рабочих ниток рагулирующий клапан закроется (в результате аварии), то тогда при большом потреблении газа начнет снижаться регулируемое давление и защита включит резервную нитку.

Рис. 3.3. Структурная схема ГРС с двумя потребителями

3. Другой принцип заключается в установке клапана-отсекателя, на каждой нитке регулирования перед рабочим регулирующим клапаном.

При нормальном режиме на рабочих нитках клапан-отсекатель открыт.

При аварийном открытии регулирующего клапана и росте выходного давления в работу включится клапан-отсекатель, он перекроет рабочую нитку и в работу включается резервная нитка.

При любых автоматических переключениях контрольных клапанов, кранов с пневмоприводом и клапанов-отсекателей подается сигнал оператору, а при надомном обслуживании световой и звуковой сигналы подаются в дом оператора.

В качестве примера рассмотрим автоматизированную газораспределительную станцию АГРС-3. Она состоит из пяти металлических шкафов, в которых размещены следующие блоки: переключения, редуцирования, одоризации, подогревателя газа, сигнализации.

В технологической схеме АГРС-3 (рис. 3.4) очистка газа предусмотрена на входе станции висциновым фильтром, подогрев газа осуществляется подогревателем ПГА-5, редуцирование газа производится регулятором прямого действия типа РД-40-6,4, учет расхода газа - камерной диа фрагмой в комплекте с дифманометром ДМ ПК-100, оснащенным интегратором ПИК-1, управление кранами - системой "Защита-2", сигнализация — устройством дистанционной сигнализации УСГ-ЗМ, газ одорируется на выходе станции универсальным автоматическим одоризатором типа УОГ-1.

Рис. 3.4. Технологическая схема АГРС-3:

1 - подогреватель газа ПГА-5; 2 — блок управления кранами системой «Защита-2»; 3 - фильтры висциновые; 4 - регулятор давления газа; 5 - узел замера газа (ДМПК ПИК-100); 6 — одоризатор газа УОГ-1; 7 - обводная линия (байпас)

Техническая характеристика АГРС-3

Давление газа, МПа:

на входе........................................................................... 1,2 - 5,5

на выходе........................................................................ 0,3 - 1,2

Производительность

при Р = 1,2 МПа и Р = 0,3 МПа.....................................2 750

при Р = 5,5 МПа и Р = 1,2 МПа.................................. 11 200

Погрешность регулирования

выходного давления до 0,6 МПа, %.......................................... ±10

Температура газа на выходе, °.........................................от -10 до +20

Температура окружающего воздуха, °С........................от -40 до +50

Температура нагрева газа в подогревателе

при максимальном расходе, °С.....................................................до 15

Расход топливного газа на подогреватель, м³/ч..............................4,2

Диаметр газопровода, мм:

входного........................................................................................159

выходного..............................................................................219

1.3.2. Генплан и технологические схемы ГРС

Для снабжения газом населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий от магистрального газопровода сооружаются отводы, по которым газ поступает на газораспределительные станции (ГРС). Последние размещаются на огражденной площадке вне черты перспективной застройки города, населенного пункта или предприятия в соответствии с «Временными указаниями по определению минимальных расстояний от населенных мест, промышленных предприятий и отдельных зданий и сооружений до КС и ГРС магистральных газопроводов».[14]

Независимо от пропускной способности, числа потребителей, давления на входе и выходе, характера изменения нагрузки (расхода газа) технологическая схема ГРС состоит из следующих основных узлов: переключения; очистки газа; предотвращения гидратообразований; редуцирования высокого давления газа; измерения расхода газа; одоризации газа. На рис. 3.5 дана технологическая схема ГРС.

ГРС как самостоятельный и обособленно стоящий объект кроме основных технологических узлов имеет следующие вспомогательные сооружения:

· здания или шкафные блоки и огражденную территорию;

· сантехнические устройства – вентиляцию, отопление, водоснабжение и канализацию;

· электротехнические устройства – электрооборудование, электроосвещение, молниезащиту и защиту от разрядов статического электричества;

· устройства связи с диспетчером линейного производственного управления (ЛПУ) и потребителем газа;

· устройства электрохимической защиты.

Рис. 3.5. Технологическая схема ГРС для одного потребителя:

I, Iа, Iб - узел переключения ГРС; II - узел очистки газа; III - узел подогрева газа для предотвращения гидратообразований; IV - узел редуцирования газа; V- узел замера газа; VI - узел одоризации газа

Подключение ГРС к газопроводу-отводу высокого давления осуществляется через узел переключения, состоящий из входного и выходного (выходных) газопроводов, обводных (байпасных) линий, соединяющих входные и выходные газопроводы и оснащенных запорной арматурой (кранами, задвижками), предохранительных клапанов с переключающими трехходовыми кранами на каждом выходном газопроводе, изолирующих фланцев, свечей для стравливания газа на газопроводе высокого давления.

Схема узла переключения представлена на рис. 3.6, согласно которой обводная линия оснащается двумя последовательно расположенными запорными устройствами (первое по ходу газа – отключающее, второе – для ручного регулирования). В условиях нормальной эксплуатации ГРС запорные органы байпасной линии должны быть закрыты.

Обводная линия оснащается двумя последовательно расположенными запорными устройствами (первое по ходу газа – отключающее, второе – для ручного регулирования). В условиях нормальной эксплуатации ГРС запорные органы байпасной линии должны быть закрыты.

Узел очистки газа на ГРС предусмотрен для предотвращения попадания механических примесей (пыли, песка, продуктов коррозии внутренней поверхности труб и т.п.) и жидкостей (газового конденсата, компрессорного масла, капельной влаги и т.п.) в технологическое и газорегуляторное оборудование и в средства контроля и автоматики ГРС в целом.

Рис. 3.6. Схема узла переключения ГРС

Узел регулирования давления газа в зависимости от пропускной способности ГРС состоит из двух, трех, четырех и более линий редуцирования, часть которых является резервной. Каждая линия регулирования рассчитана на одну и ту же пропускную способность и оснащается регулирующими дроссельными органами и отключающими запорными устройствами. Узел редуцирования должен обеспечивать автоматическое регулирование давления газа регуляторами давления прямого действия или с пилотным управлением, а также регулирующими клапанами, работающими в комплекте с пневматическими регуляторами.

Узел измерения расхода газа, предназначенный для учета отпускаемого газа потребителям из магистрального газопровода, оснащается самопишущими расходомерами в комплекте с сужающими устройствами. Предусматривается установка манометров и термометров (показывающих или регистрирующих) для измерения давления и температуры газа. Число замерных линий, оснащенных диафрагмами и расходомерами, определяется исходя из режимов работы (изменений расхода газа) в процессе проектирования ГРС. Участки газопроводов, которые могут быть отключены запорными устройствами, должны иметь продувочные штуцеры с вентилями. Продувочные линии объединяются коллектором с выводом его в свечу, расположенную вне помещения ГРС на 2 м выше конька крыши здания и надежно закрепленную. Сбор отработанного газа из регуляторов, устройств защитной автоматики и управления режимов станции должен также осуществляться централизованно в свечу.

Наиболее широко в настоящее время применяют автоматизированные ГРС в блочно-комплектном исполнении пропускной способностью 10¸150 тыс. м³/ч и более при входных давлениях осушенного газа 0,8¸6,4 МПа. Для неосушенного газа на входе по этому проекту можно сооружать ГРС при давлениях газа на входе до 2 МПа. При давлениях на входе свыше 2 МПа и с пропускной способностью более 50 тыс.м³/ч такие ГРС можно применять только с дополнительным подогревом регулирующих клапанов. По типовому проекту ТР-934 можно строить большое число ГРС как с одним, так и с двумя потребителями и с различной компоновкой технологического оборудования.

Технологическая схема автоматизированной ГРС представлена на рис. 3.7. Газ из блока подключения поступает в установку очистки, затем на редуцирование и после этого – в газораспределительные нитки. Газ одорируется и далее поступает в газопровод потребителя. При возможном обмерзании отключающих и регулирующих устройств на входе предусмотрен подогрев газа. Регулирование давления газа и автоматическое его поддержание при изменении потребления газа в широком диапазоне обеспечивается системами КИП и автоматики.

Принятые в проекте батарейные циклонные пылеуловители обеспечивают высокую степень очистки газа. Редуцирование газа осуществляется регуляторами прямого действия типа РД. Расход газа учитывается камерными диафрагмами типа ДНК-25, работающими в комплекте с дифманометрами типа ДСС. Для автоматического предотвращения недопустимых отклонений регулируемого давления газа (на входе ГРС) в сторону увеличения или уменьшения на каждой линии редуцирования установлены пневмоприводные краны, которые срабатывают по заданной программе от блоков автоматического управления БАУ-64-2М или от системы «Защита-2».

Рис. 3.7. Технологическая схема автоматизированной ГРС в блочно-комплектном исполнении для двух потребителей

1 - блок отключающих устройств в комплекте с расходомерной ниткой и свечой;2 - блок очистки в комплекте с входной ниткой; 3 - блок редуцирования первого потребления; 4 - блок редуцирования второго потребителя; 5 - строительный блок; 6 - одоризационная установка; 7 - обводная линия; 8 - свеча; 9 - предохранительные сбросные клапаны; 10 - устройство замера расхода газа

При редуцировании газа по одной нитке предусматривают вторую резервную нитку. При редуцировании газа по двум ниткам газопровода предусматривают третью резервную нитку. При редуцировании газа регулирующими клапанами по нескольким ниткам газопровода резервные нитки не предусматриваются. Максимальная пропускная способность одной нитки газопровода должна быть не более 90% минимального потребления газа. При редуцировании газа в две ступени расстояние между клапанами принимается не менее 10 диаметров большого клапана. Диаметр трубопровода между клапанами выбирают из условия, что линейная скорость газа не должна превышать 30 м/с при максимальном его расходе. На входе и выходе регулирующих ниток газопровода устанавливают запорную арматуру.

При установке очистных устройств вне помещения площадку ГРС ограждают забором. Вытяжную свечу устанавливают вне площадки на расстоянии 10 м от блока отключающих устройств. Условный диаметр свечи должен быть не менее 20 см. Расстояния между трубопроводами на ГРС должны быть не менее 500 мм между выступающими частями для трубопроводов диаметром более 400 мм и не менее 400 мм для трубопроводов диаметром менее 400 мм. Блок отключающих устройств должен быть расположен на расстоянии не менее 10 м от здания ГРС или от установки масляной очистки. Установку масляной очистки располагают на расстоянии не менее 10 м от здания ГРС и от блока отключающих устройств. В помещении ГРС следует предусматривать основной проход шириной не менее 1 м. Расстояние между аппаратами, наполненными маслом, принимается равным их наружным диаметрам, но не менее 2 м, для сухих аппаратов – не менее 1 м. Температура в отапливаемых помещениях ГРС, работающих без обслуживающего персонала, поддерживается не ниже 5°С.

При среднем потреблении газа применяют автоматизированные ГРС в блочно-комплектном исполнении на 100¸150 тыс. м³/ч. Разработан ряд автоматических блочных ГРС пропускной способностью 1, 3, 5, 10 и 50 тыс. м³/ч.

Научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий ТюменНИИГИПРОгаз (г. Тюмень) в сотрудничестве с энергосистемой г. Нова Пазова, Югославия, предложил параметрический ряд ГРС от 5 тыс. до 50 тыс. нм³/ч.

Параметрический ряд изготовляется по Международным стандартам и рекомендуется для применения в России и странах ближнего зарубежья.

ГРС предназначены для редуцирования и поддержания давления газа на выходе при заданном уровне и обеспечивают измерение расхода, очистку и одоризацию газа.

ГРС изготовляется в блочном и комплектно-блочном исполнении. Блочное исполнение предназначается для размещения ГРС на открытой площадке или в капитальном здании.

Комплектно-блочное исполнение представляет собой блок-бокс (блок-контейнер) (см. рис. 3.8) со всеми системами инженерного обеспечения (отопление, освещение, вентиляция и т.д.) и предназначается для применения в труднодоступных районах или сельской местности.

Таблица 3.1

Размеры блок-боксов