С. И. Наконечный, Д. В. Лисков – ЗАО «Искра Авигаз», г. Пермь

В соответствии с комплексной программой ОАО «Газпром» проводится реконструкция компрессорной станции «Торбеевская» газопровода Ямбург – Западная граница. Вместо агрегатов ГПА-10-01 применены ГПА-16/76ПС-90-АГ, разрабатываемые и поставляемые компанией «Искра-Авигаз».
Конструкция данных агрегатов отражает новые подходы к ГПА в составе компрессорных станций. В частности, это применение современных экономичных двигателей, нагнетателей зарубежного производства с высокими значениями КПД, а также современных воздухоочистительных устройств.
Данные агрегаты соответствуют стандарту СТО Газпром 2-3.5-138-2007 «Типовые технические требования к газотурбинным ГПА». Разработка и изготовление агрегатов осуществляется по системе качества, соответствую щей международным стандартам серии ISO 9001 и СТО Газпром 9001.
При разработке ГПА применены новые методы и конструкции, закрепленные рядом патентов, в т.ч. на комплексное воздухоочистительное устройство, входной тракт двигателя. Основные технические особенности и преимущества
ГПА-16/76ПС-90-АГ:
•    ГПА и системы обеспечения размещены в индивидуальном легкосборном укрытии (мини ангаре) размерами 12х7х6 м, что сокращает затраты на капитальное строительство. При этом обеспечивается удобство при эксплуатации и обслуживании агрегата;
•    применяются двигатели нового поколения типа ПС-90ГП-2 с КПД 36 % и нагнетатели с политропным КПД около 88 %;
•    используется фильтр топливного газа, который предотвращает попадание водных фракций, находящихся в топливном газе, и обеспечивает дополнительную очистку;
•    оригинальная конструкция воздухоочистительных устройств (ВОУ) с применением фильтров патронного типа обеспечивает степень очистки F7-F9 (согласно европейскому стандарту DIN EN-779-94) от частиц размером 4 мкм и более;
•    двигатель расположен в теплозвукоизолированном кожухе, обеспечивающем повышенную пожаровзрывобезопасность;
•    применены аппараты воздушного охлаждения масла с частотным регулированием скорости вращения вентиляторов (производства ОАО «Газхолодтехника»);
•    утилизационные теплообменники производства ООО «Анод ТЦ» обеспечивают высокую эффективность теплообмена, надежность работы при циклических нагрузках, самоочищение от отложений;
•    применена современная система автоматического управления серии МСКУ-5000-01 с возможностью дистанционного пуска агрегата, останова, резерва без присутствия обслуживающего персонала ГПА.

Компоновка агрегата ГПА-16/76ПС-90-АГ
Агрегат имеет ангарное исполнение и конструктивно представляет собой турбоблок в легкосборном укрытии. Оно выполнено из быстро монтируемых металлических конструкций основного каркаса и навесных огнестойких сэндвич панелей с перфорированным листом внутренней стороны. В помещении укрытия (без разделительной стенки) на общей раме устанавливается газотурбинный двигатель в теплозвукоизолированном кожухе и центробежный компрессор, а также вспомогательные системы – маслоснабжения, вентиляции, отопления, автоматической противопожарной защиты и освещения.
В конструкции каркаса предусмотрены специальные кронштейны для крепления электрических кабелей, проемы для технологических трубопроводов и специальные балочные конструкции для монтажа технологического оборудования. Укрытие агрегата оснащено подвесным мостовым краном грузоподъемностью 8 тонн, расположенным над компрессором и предназначенным для его обслуживания.
Система автоматического управления агрегата, аппаратура силовой автоматики, установка пожаротушения расположены в отдельно стоящих блок боксах.

Компрессор
Качество и надежность нагнетателей зарубежных производителей, как показывает практика, существенно выше поставляемых отечественными и украинскими предприятиями, что обеспечивает минимальное время монтажа, пусконаладки и период ввода КС в эксплуатацию. Например, по результатам эксплуатации агрегатов «Балтика 25» на Вуктыльской и Ухтинской КС с компрессорами 12MV2A компании Siemens не выявлено ни одного отказа. При этом отмечается пологая газодинамическая характеристика компрессоров, а также стабильно высокий КПД – 86…88 % во всем диапазоне работы.
В соответствии с проводимой Газпромом политикой по повышению надежности оборудования и импортозамещению, в г. Перми создано совместное предприятие ЗАО «Искра-Авигаз» и Siemens по производству газовых центробежных компрессоров для КС.
В рамках деятельности СП предусмотрена передача фирмой Siemens современных технологий и оборудования, что обеспечит высокие технические характеристики и качество продукции на уровне ведущих мировых производителей компрессорного оборудования. Применение компрессоров с высокими рабочими параметрами и надежностью значительно сокращает эксплуатационные затраты.
В состав агрегата ГПА-16/76ПС-90-АГ входит компрессор типа РТМ 12/03 с сухими газодинамическими уплотнениями (СГУ) фирмы Burgmann и масляными подшипниками. Компрессор РТМ 12/03 поставляется блоком заводской готовности на собственной опорной раме. В объем поставки входит масляный бак, встроенный в опорную раму; стойка управления СГУ; трубопроводы обвязки нагнетателя до маслобака и стойки СГУ; кабельные связи до панели разъемов на раме.

Система подачи топливного газа
Система подачи топливного газа предназначена для подключения газотурбинного двигателя к системе газоснабжения ГПА. Она выполняет следующие функции:
•    защиту двигателя от попадания с топливным газом механических частиц (основная очистка осуществляется станционной системой подготовки топливного газа). Агрегатные блоки фильтров установлены на случай аварийного попадания загрязненного газа из станционной СПТГ;
•    измерение расхода газа, как мгновенного, так и общего, с помощью расходомера диафрагменного типа;
•    прекращение подачи газа в двигатель при необходимости его останова, в том числе аварийного;
•    быстрое и полное удаление газа из системы на время ремонта с последующей продувкой системы инертным газом.
Трубопроводы и фланцы системы подачи топливного газа после блока фильтров изготовлены из нержавеющей стали. Блок фильтров, состоящий из двух фильтров сепараторов – основного и дублирующего, предназначен для удаления капельных жидкостей и твердых частиц из газа и обеспечения требований технических условий производителя ГТУ.
Фильтр сепаратор имеет три ступени очистки природного газа. На первой ступени (центробежной) удаляются залповые выбросы капельных жидкостей. Вторая ступень (массообменно-фильтрационная) обеспечивает удаление капельных жидкостей; третья (фильтрационная) – механических частиц на двухступенчатом фильтре.

Входной тракт ГТУ
Входной тракт двигателя включает воздухоочистительное устройство, шумоглушитель, камеру всасывания с защитной сеткой, компенсатор и воздуховоды. Воздухозаборная система обеспечивает защиту от атмосферных осадков, попадания в ГТУ посторонних предметов, противообледенительную защиту; очистку атмосферного воздуха, поступающего в компрессор; однородность потока воздуха на входе; защиту от превышения гидравлического сопротивления.

Воздухоочистительное устройство
ВОУ предназначено для очистки воздуха, поступающего в двигатель, от пыли и других примесей со среднегодовой концентрацией пылевых частиц в очищаемом воздухе до 3 мг/м³. Максимальная концентрация (кратковременная, до 100 ч/год) – до 150 мг/м³.
В ГПА-16/76 применяется ВОУ разработки ЗАО «Искра-Авигаз» с воздушными фильтрами ФЦ-6 производства фирмы «КОУ» (г. Киев). Двухступенчатый фильтр ФЦ-6 обеспечивает класс фильтрации F7-F9 по Евростандарту EN 779, изготавливается по ТУ У 21.2-24103035.010-2002, сертифицирован в России (POCC.RU 0001.11.АЯ45).
Фильтр состоит из фильтрующего элемента тонкой очистки, сетчатого каркаса, фильтрующего элемента грубой очистки, элементов крепления. Элемент тонкой очистки имеет 200…206 гофров (складок) глубиной 55…57 мм с площадью фильтрации 22 м². Бумажно-полимерный фильтровальный материал (БФМ-180) обеспечивает требуемый класс фильтрации.
Для дистанцирования гофров применяется поперечное зигование в форме синусоидально го профиля с амплитудой 2,5…3,0 мм, что обеспечивает гарантированные зазоры между гофрами, исключая их слипание в результате перепада давления.
Для обеспечения осевой плотности внутри фильтроэлементов размещается цилиндр из оцинкованной просечно-вытяжной сетки. К торцам фильтроэлементов крепятся донышко и фланец из оцинкованного листа толщиной 0,7 мм. Они надежно скрепляются специальной заливочной массой. Фланец имеет кольцевое морозостойкое резиновое уплотнение.
На цилиндрическую поверхность фильтрующего элемента тонкой очистки устанавливается фильтроэлемент грубой очистки, который изготавливается из синтетического фильтровального объемного материала типа Synfazan U35, способного очищать воздух от крупных частиц (класс фильтрации G5 по EN 779).
Практика эксплуатации ВОУ с патронными фильтрами ФЦ-6 доказывает надежность и экономическую целесообразность их применения как в районах с умеренным климатом, так и на Крайнем Севере, даже без использования подогрева циклового воздуха. Конструкция предварительных (погодных фильтров) коалесцеров водности позволяет получать цикловой воздух без жидкой фазы: капли воды коалесцируются и сепарируются до размеров 1 мкм, переходя из жидкого состояния во влажность циклового воздуха. В процессе сепарации непрерывно происходит разрыв и образование водородных связей капель воды с выделением тепла – 19 кДж/моль. Влажный воздух (без водности) при любой температуре и влажности не вызывает обледенения элементов входного тракта.
Как показывает опыт эксплуатации ВОУ с мультициклонами, в периоды обледенения они неработоспособны – процесс очистки мульти циклонов от снега и наледи очень трудоемкий. Недостатком таких ВОУ является также применение импортных кассет карманного типа, которые по компоновке и рабочим характеристикам уступают воздушным фильтрам патронного типа ФЦ-6 (при более высокой цене). Сроки эксплуатации таких кассет в 1,5…2 раза меньше. Бумажный фильтровальный материал в кассетах не наполнен синтетическими волокнами. В конструкции и фильтровальном материале самоочистка практически отсутствует.

Воздуховод
Воздуховод, входящий в состав воздушного тракта, служит для плавного поворота потока циклового воздуха на 90°, выравнивания полей скоростей при входе в направляющий аппарат двигателя.
Корпус воздуховода состоит из стенок, соединенных между собой сваркой. Для стыковки воздуховода с элементами входного тракта предусмотрены фланцы. Изнутри стенки воздуховода заполнены звукоизолированным материалом. Каркас стенок вы полнен из стального профильного проката. Снаружи каркас обшит листами из углеродистой стали, внутри – обшивка из высоколегированной стали.
Конструкцией предусмотрен люк лаз для доступа внутрь воздуховода во время предпусковых и ремонтно-регламентных работ. На боковых поверхностях выполнены смотровые окна для осмотра «на просвет» защитной сетки во время работы агрегата. Воздуховод опирается на раму, которая снабжена регулируемыми домкратами и подвесками для его выкатки по рельсам в осевом направлении. Воздуховод имеет дренажные трубопроводы.

Система автоматического управления, контроля и диагностики
Агрегатная система автоматического управления и регулирования (САУ и Р) выполнена в соответствии с техническими требованиями на САУ ГПА, утвержденными ОАО «Газпром». Система обеспечивает безаварийную работу агрегата на всех режимах без постоянного присутствия обслуживающего персонала.
В состав САУ и Р входят:
•    микропроцессорный комплекс средств контроля и управления;
•    датчики;
•    пульт оператора;
•    программное обеспечение.
Управление газоперекачивающим агрегатом осуществляется с пульта оператора.