А. Н. Кострыгин – ОАО «Звезда-Энергетика»

Выработка электрической и тепловой энергии для потребителей нефтяных и газовых месторождений, расположенных в удаленных и труднодоступных регионах страны, обеспечивается чаще всего автономными дизельными электростанциями. При этом доставка дизельного топлива на огромные расстояния к месту эксплуатации этих электростанций значительно увеличивает стоимость выработки энергии.
Издержки на генерацию электроэнергии и тепла можно существенно снизить, используя углеводородные ресурсы, имеющиеся в районах эксплуатации автономных электростанций на нефтяных и газовых промыслах и в отдаленных населенных пунктах. Прежде всего, это нефть и попутный нефтяной газ.
В статье приведен опыт реализации проекта электростанции, работающей на сырой нефти, для одной из динамично развивающихся нефтегазовых компаний – ООО «Бурнефтегаз». Для энергоснабжения буровой установки на Соровском нефтяном месторождении была поставлена электростанция Звезда-1650ВК-05М3 со вспомогательным оборудованием: установка подготовки нефти (УПН), расходная емкость подготовленной нефти и комплектная трансформаторная подстанция.
В качестве генерирующего оборудования в электростанции применен электроагрегат 8ГДГ-Н производства Коломенского завода. Двигатели этого предприятия, работающие на сырой нефти, не первый год эксплуатируются в Сибири. В состав электроагрегата входит дизельный двигатель 12ЧН26/26, относящийся к классу среднеоборотных, поэтому агрегат имеет повышенную массу. Кроме того, учитывая, что в перспективе возможна поставка многоагрегатных электростанций, необходимо было сделать боковые стенки контейнера свободными от проемов. В результате был спроектирован новый, достаточно легкий контейнер с забором и выбросом воздуха на вентиляцию в торцевых стенках.
Внутреннее помещение электростанции разделено на два отсека – агрегатный и отсек управления. В агрегатном отсеке размещаются электроагрегат 8ГДГ-Н, оборудование тепломеханических и электрических систем, модули пожаротушения. В отсеке управления расположены панель управления электроагрегатом, щит собственных нужд, высоковольтные ячейки и приборы автоматической установки пожаротушения.
В электростанции применена третья степень автоматизации – по ГОСТ Р 50783-95. Предусмотрено автоматическое управление всеми технологическими процессами, предпусковыми и послеостановочными операциями. Обеспечивается автоматическая синхронизация и включение в параллельную работу с аналогичными электростанциями и с сетью.
На крыше контейнера расположены радиатор системы охлаждения, глушитель и трубопроводы. Топливная система обеспечивает пуск и останов электростанции на легком дизельном топливе, с последующим переключением на сырую нефть. Для этого в агрегатном отсеке станции установлены бак с запасом дизельного топлива, насосы, запорная арматура. УПН и расходная емкость подготовленной нефти для работы оборудования размещаются рядом с электростанцией.
При проектировании внешней системы подачи топлива необходимо учитывать требования производителя электроагрегата к сырой нефти, в частности, по плотности, содержанию воды, серы, парафинов, хлористых солей и других компонентов. Температура сырой нефти перед подачей в агрегат должна поддерживаться в диапазоне 35…50 °С.
Система смазки обеспечивает в электроагрегате необходимый уровень масла, закачку и замену масла, для чего в агрегатном отсеке установлен масляный бак, насос и необходимая арматура. Кроме того, для закачки масла в бак и электроагрегат в отсеке смонтирован пост управления заправкой масла.
Двигатель имеет замкнутую двухконтурную систему охлаждения водяного типа. Радиатор обоих контуров расположен на крыше контейнера. На радиаторе установлен расширительный бак, компенсирующий температурные расширения теплоносителя и обеспечивающий подпор для циркуляционных насосов.
Для заправки системы охлаждения используется электрический насос. В качестве теплоносителя применяется смесь этиленгликоля и воды с антикоррозийной присадкой, позволяющая эксплуатировать электростанцию при температурах наружного воздуха до минус 60 °С. Горячий контур системы охлаждения используется для подогрева нефти в УПН.
Выпускная система, установленная на крыше контейнера, включает глушитель, компенсатор и выпускную трубу с заслонкой от атмосферных осадков. Кроме того, предусмотрен слив конденсата из глушителя.
Система запуска – воздушная, цилиндровая. Она обеспечивает запуск электроагрегата и закачку баллонов сжатым воздухом. Компрессорная установка и баллон со сжатым воздухом находятся в агрегатном отсеке. Сжатый воздух используется также для промывки турбины электроагрегата и фильтра, установленного в УПН.
Для поддержания электроагрегата в состоянии «горячего» резерва и обеспечения надежной эксплуатации при температурах наружного воздуха до минус 60 °С используются подогреватель масла и тепловентиляторы, работающие в автоматическом режиме. При пуске электростанции они отключаются.
Система вентиляции должна отводить тепло от работающего электроагрегата и другого оборудования, находящегося в агрегатном отсеке. Для этого в верхней части торцевых стенок установлены жалюзийные решетки, а над отсеком управления – воздушный короб. В агрегатном отсеке сразу за перегородкой смонтированы шахты с воздушными клапанами, на торцевой стенке расположены вентиляторы с воздушными клапанами. При работе электростанции воздушные клапаны открываются, а вентиляторы продувают воздух через агрегатный отсек, снимая избыточное тепло с оборудования. Включение вентиляторов и открытие воздушных клапанов регулируется автоматически, в зависимости от температуры воздуха в отсеке.
Управление оборудованием собственных нужд осуществляется от ЩСН. Для питания собственных нужд электроагрегата, установки подготовки нефти и других потребителей объекта смонтирована КТП. Операции пуска и останова электростанции, вывод сигналов о ее работе вынесены на дистанционный пульт управления, расположенный в операторной, где также находится выносной пульт управления УПН. Система автоматизированного управления электроагрегатом разработана компанией «Конвер» на элементной базе Siemens.
На настоящий момент наработка электростанции Звезда-1650ВК-05М3, работающей на сырой нефти, составила 1250 часов. На основе опыта ее создания и эксплуатации сегодня ведется проектирование стационарной электростанции 9х1650 кВт для ОАО «Газпром нефть». Она будет обеспечивать электроэнергией нефтяной терминал «Новый порт» в п. Сабетта Ямальского района (ЯНАО). Поставка всего оборудования планируется в июне текущего года.
В дальнейшем рассматриваются перспективы создания многоагрегатных контейнерных электростанций на сырой нефти и на ПНГ с содержанием метана до 30% и серы до 3% при работе по газодизельному циклу. Официальный дилер поставляет фирменный Карепрост в Новосибирск Потребность в утилизации попутного газа, а также высокая энергоемкость нефтедобычи подтверждают необходимость генерации электроэнергии на таком топливе.