Торапты газ құбырларының жалпы сипаттамасы

3. Торапты газ құбырларының жалпы сипаттамасы

Газды өндірудің үнемі артып отырунына байланысты газды тасымалдаудың ең үнемді түрі – өнім өткізгіштердің желісі артып отырды.

Құбырлы көлікті тиімді пайдаланудың  негізгі экономикалық факторлары газ құбырларының толық автоматтандырылу мүмкіндігі болып табылады.

Қазіргі таңда газды тасымалдаудың континенттегі негізгі түрі  әлемнің барлық елдері үшін құбырлық болып табылады. Газды құбырлы тасымалдаудың қарқынды дамуы газдың құбырлар бойынша айдаудың басқа көлік түрімен (темір жол, өзен, автокөлік арқылы) тасымалдауға қарағанда үнемді болып табылуымен түсіндіріледі. Сол себептен газды құбырмен тасымалдау алда да негізгі болып қалады деп болжауға болады.

Газды өндіру (газ кен орны) немесе өндіріс аймағынан (газ өңдеуші зауыт) оны қолдану аймағына (қалалар, ауылдар, өндірістік кәсіпорындар, электостанциялар) қашықтан тасымалдау үшін арналған құбыр торапты газ құбыры деп аталады. Торапты газ құбыры барлық жыл ағымында тәулік бойы жұмыс істейді және соған қатысты үлкен диаметр мен ұзындыққа ие. Торапты газ құбырының диаметрі 150-ден 1420 мм-ге дейін өзгеруі мүмкін, ал ұзындығы – оннан бірнеше мыңдаған километрге дейін өзгеруі мүмкін. Торапты газ құбырының өткізгіштік қабілеті 80 млн. м³/тәул. дейін жетуі мүмкін.

Жұмыстық қысымына байланысты торапты газ құбырлары екі классқа бөлінеді:

• 1 класс – 2,5-тен  10 МПа-ға дейінгі жұмыс қысымында;
• 2 класс – 1,2-ден  2,5 МПа-ға дейінгі жұмыс қысымында;

Заманауи торапты газ құбыры өз алдына газды тасымалдауға, компримирлеуге және айдауға дайындаудың негізгі технологиялық үрдістерін қамтамасыз ететін инженерлік құрылыс болып табылады.

Торапты газ құбырында негізгі технологиялық процестерді орындауға қажетті құрылғылардан басқа газ құбырын коррозиядан қорғайтын, электр және сумен жабдықтауды қамтамасыз ететін қосымша тағайындалуы бар қондырғылар бар. Торапты газ құбырының құрамы оның ұзақтығымен, тасымалданатын газдың фракциялық құрамымен, әсіресе газдың құрамында , және ылғалдылықтың болуымен, газды қолданатын тұтынушылардың оның құрамы мен сапасына деген талаптарымен анықталады.

3.1 Компрессорлық станциялардың тағайындалуы

Газ газ өндірісінен тұтынуға дейін газ құбыры бойынша қозғалысы кезінде өз жолында құбырдың кедергісіне қарсы тұрып қысымын жоғалтады. Қысымның мөлшерден тыс шығындалуы құбырдың өткізгіштік қабілетінің төмендеуіне және оны тиімсіз қолдануға алып келеді. Құбырлардың қабілетін максималды қолдана отырып газды үлкен қашықтыққа үнемді тасымалдау үшін компрессорлық станциялар салынады. Торапты газ құбырларының компрессорлық станциялары – газды компримирлеуге арналған құрылыстар жинағы. КС орналасу орны мен олардың арасындағы қашықтық жоба бойынша анықталады және 100-150км құрайды.

Компрессорлық станциялар арасындағы аймақта қысымның түсуі компрессорлардағы сығу дәрежесін анықтайды. Аймақтың соңындағы қысым компрессордың кірісіндегі қысымға тең, ал аймақтың басындағы қысым компрессордың шығысындағы қысымға тең. Сығу дәрежесін таңдау компрессордағы газды сығуға кететін энергия шығынын анықтайды.

3.1 – сурет. Компрессор станциясы

Есептеу барысында барлық факторлардың сәйкестігі, яғни газ құбырын салу мен пайдалануда минималды шығын кезінде құбырдың максималды өткізгіштік қабілетін қамтамасыз ету сәйкестігі ескеріледі. Газ құбырының трассасында орналасуына байланысты компрессорлық станция бас және аралық деп бөлінеді. Газ өндірісіне тікелей жақындықта және газдың ағымы бойынша газ құбырының басында орналасқан станция бас (БКС) деп, ал газ құбырындағы қалған барлық компрессорлық станциялар аралық (КС) деп аталады.

Газ құбырының БКС-ғы газ оның өндіру немесе өндіріс көзінен беріледі. Газ кен орындарында көптеген жағдайларда ұңғыманың шығысындағы газдың қысымы айтарлықтай көп болады да газ меншікті қысымымен БКС кірісіне келіп түседі.  Газ қысымы қабатта төмендеген жағдайда осындай газ орындарының ұзақ уақыттық қолданысынан кейін ғана БКС кірісіне есептелген қысыммен газдың берілуін қамтамасыз ететін тіреуші КС деп аталатын құрылыстардың қажеттілігі туындайды. Мұнай кен орындарында газ мұнайдың серігі болып табылады және оның құрамында еріген күйде болады. Мұнайдың ұңғымадан шығысы кезінде газ одан арнайы сепараторларда бөлініп шығады. Бұл жағдайда газ қысымы үлкен емес.   Мұнай өндірісі кезінде ілеспе газдың жиынтығы үшін мұнай ұңғымаларының байламына жалғанатын өндірістік құрама КС салынады. Газ бұл станциялардан бағалы компоненттер қатарының (бутан, пропан және т.б.) бөлінуі орындалатын фракционирлеу үшін газобензиндік зауыттарға бағытталады, бұдан кейін газ газ құбырының БКС кірісіне келіп түседі. 

Газды өндіруге арналған зауыттарда (тақтатасты өңдеуші, коксгазды және т.б.) бас компрессорлық станция зауыттың ішінде орналасады. Торапты газ құбырының компрессорлық станциясында келесі негізгі технологиялық процесстер қарастырылады: газды шаңнан тазалау, газды сығу – компремирлеу және оны салқындату.  Бұдан басқа БКС-да егер газдың құрамында күкіртсутек болған жағдайда оны кептіру, яғни газды күкірттен тазалау орындалады. Кептірудің тағайындалуы – газдан ылғалды тартып алу. Ұңғымадан 10-20º С температура кезінде шығатын газ сулы қуыстарға қаныққан болады. Егер газдан ылғалды ажыратпаған жағдайда газ құбырында суық уақыттарда  оны салқындату кезінде су бөлініп шығады. Қыс мезгілінде газ құбыры топырақтың қату аймағынан өтетін орындарда судың қатуы және мұз тығындарының құрылуы мүмкін. Жоғарғы қысымды және төменгі температуралы газ құбырында судың бар болуы кристалогидраттардың кептелісінен құрылған газ құбырының жергілікті бітелуіне әкеп соғады.

Күкіртсутек – газдағы зиянды қоспа. Ылғалды жағдайда ол құбырлардың және құрылғыларыдың күшейген коррозиясын шақырады.   Торапты газ құбыры бойынша тасымалданатын газдың құрамында күкіртсутектің болуы 100 м³ газ көлемінде 2 г-нан аспауы керек. Газды көрсетілген кондицияға дейін БКС күкірттен тазалау қондырғысында жеткізеді. Газды шаңнан тазалау КС қондырғысын уақытынан ерте тозуынан сақтайды және тазалау арнайы құрылғыларда – шаңды ұстап алғыштарда жүргізіледі. Оларда газ шұғыл қозғалыс бағытын өзгертеді, соның нәтижесінде өлшенген қатты қоспалар түсіп маймен жұтылады.  Жоғарғы қысымды және төменгі температуралы газ құбырында судың бар болуы кристалогидраттардың кептелісінен құрылған газ құбырының жергілікті бітелуіне әкеп соғады.  Көрсетілген негізгі технологиялық поцесстерден басқа компрессорлық станцияларда қосымша процесстер орындалады. Бұл процесстер үшін келесі жүйелер алдын ала ескеріледі:

• компрессорлар мен қозғалтқыштарды салқындатуға арналған айналымдық жүйелер;
• машиналарды маймен толтыру үшін және оны регенерациялауға арналған құрылғылары үшін; желдету, өтке кезінде сумен жабдықтау және жылумен жабдықтау.

3.2 Газ турбиналы жетегі бар ГТА пен компрессорлық станцияның бірігуі 

Негізгі агрегаттардың типіне байланысты газтасымалдаушы станциялар іштен жану қозғалтқышының жетегі бар поршенді және газ турбинасы мен электрқозғалтқыштың жетегі бар орталықтан тепкіш болып бөлінеді.

Газ турбинасының энергия көзі тасымалданатын газдың өзі болғандықтан торапты газ құбырында кең таралған. Басқа типтермен салыстырғанда газ турбиналары пайдалы сапалар қатарына ие: салқын күйден жылдам іске қосылу, салыстырмалы жоғары п.ә.к., кіші өлшемдері, қарапайымдылық, сәйкесінше құрылысынң сенімділігі, бірлік агрегаттағы үлкен қуат, елеулі дірілдедің болмауы.

Тізбектей және параллель жұмыс істейтін айдағыштары бар КС да пайдаланылады. Тізбектей жұмыс кезінде әрбір айдағыш газ құбырлы крандардың екі еселенген санымен жабдықталған. Осындай немесе басқаша да өзгертулері бар сұлбалар толық шығындалатын төмен қысымдағы айдағыштары бар екі немесе үш агрегаттардың тізбектей жұмысының қажеттілігі туындаған жағдайда жүзеге асырылады. Жоғарғы қысымдағы айдағыштардың прараллельді жұмысы кезінде компрессорлық станцияның технологиялық сұлбасы айтарлықтай жеңілдетіледі, себебі айдағыштан кейін газ бірден ауалық салқындату аппаратына (АСА) барып түседі. Бұл кезде қауіпсіздік сызығында орнатылған крандардың және резервтегі айдағыштардағы екі еселенген мөлшердегі крандардың қажеттілігі болмайды.

Көптеген жағдайларда ГТА құрылымдық сұлбасы және оның параметрлері оның тағайындалуымен анықталады: газды торапты газ құбыры бойынша тасымалдау; тозған орындарда газды сығу; газды қабатқа жүктеу.

3.3 Торапты газ құбырларындағы газ турбиналы жетегі бар компрессорлық станцияның технологиялық сұлбасы

КС технологиялық сұлбасы орнатылған қондырғының типіне, агрегат тобының параллельді және тізбектей жалғанған санына, торапты газ құбырының өткізгіштік қабілетіне тәуелді болады. Алайда негізгі құрылғыдан тәуелсіз компрессолық станцияның технологиялық сұлбасы келесі түйіндерден тұрады: қабылдау, газды реттеу және өлшеу түйіні, КС кірісінде газды тазалау, газды компимирлеу, газды салқындату түйіні, май шаруашылығы, сумен және энергиямен айналымдық жабдықтау түйіні.

Компрессорлық станцияның барлық негізгі және қосалқы құрылғылары құбырлық желімен байланысады. Газ тасымалдайтын агрегаттарды құбырлармен байлау техникалық орындалуы жағынан күрделі және бекіткіш, реттелетін, сақтандырушы арматурамен қаныққан.

Газ турбиналы құрылғысы бар компрессорлық цех газ өтпейтін металды диафрагмалы екі залға (машиналы және айдағыштар залы) бөлінген. Айдағыштар залының іргетасында отралықтан тебетін айдағыштар орнатылады. Іргетас деңгейінен төмен сорғыш және айдағыш газ құбырлары қойылады, ал жабудан бұрын жүк көтерімділігі 2—5 т болатын кран-балканы орнатады.  Машиналы залда айдағыштардың белгісінде газ турбиналы қондырғыны орнатады. Іргетасына ГТҚ-ң келесі негізгі түйіндері орнатылады: осьтік ауалы компрессор, жоғарғы және төменгі қысым турбиналары. Іргетас деңгейінен төмен айналымдық ауаны тазалауға арналған құрылғылармен, регенераторлармен және түтін шығару құбырларымен байланысқан жану камерасын, май багы, газ және ауа жолдары орнатылады. Түтін шығару құбырлары компрессорлық цехтың қабырғасына орнатылады. Цех бойымен суды және импульсті, іске қосылатын және жанармай газын салқындататын май құбырларының коллекторлары қойылған. Оларға құбыр тармақтары арқылы әрбір газ турбиналы құрылғыларды жалғайды. Монтаждық және жөндеу жұмыстары үшін машиналы залды жүк көтерімділігі 20 т болатын көпірлі кранмен жабдықтайды. 1.2 – суретте турбиналы жетегі бар компрессорлық станциясының технологиялық газдың негізгі байланыстарының байлау сұлбасы келтірілген. Газ  № 7 құбыры арқылы торапты газ құбырынан механикалық қоспалар мен ылғалдан тазарту мақсатында май шаң ұстағыштарына келіп түседі.  Газ құбырлы байланыстың ортақ станциялы желісіне 2 шаң ұстағыштар, 3 май ұстағыштар және 4 май жинағыштар қосылған. Газ құбырларының байламына № 1 және 2 кесінді құбылар, № 3 өткізгіш құбыр, № 4 жүктемелік құбыр және т.б. кесіліп жалғанған. Проходной кран № 3 өткізгіш құбыры газ турбиналы агрегаттың істен шығуы кезінде ашады және жұмыс істемейтін айдағыштың жанынан газды қайта жіберу үшін қолданылады.  № 4 жүктемелік құбырды сонымен қатар № 5 құбырмен орнатылған шам арқылы айдағышты үрлеу үшін қолданады. Газ құбырларының байламына № 1 және 2 кесінді құбылар, № 3 өткізгіш құбыр, № 4 жүктемелік құбыр және т.б. кесіліп жалғанған. Проходной кран № 3 өткізгіш құбыры газ турбиналы агрегаттың істен шығуы кезінде ашады және жұмыс істемейтін айдағыштың жанынан газды қайта жіберу үшін қолданылады.  № 4 жүктемелік құбырды сонымен қатар № 5 құбырмен орнатылған шам арқылы айдағышты үрлеу үшін қолданады.

3.3 – сурет. Технологиялық газ байланыстарын орау (байлау) сұлбасы

 Агрегатты М 4 құбыры арқылы іске қосу кезінде кіші контурды газбен толтырады. Берілген құбырдан кейін 20—25 мм саңылауы бар дроссельдік шайба орнатылған. № 3 бис құбыр агрегатты іске қосу және тоқтату кезінде айдағыштың шығысынан кірісіне газды қайта жіберу қызметін атқарады. Қондырғы орнында № 1, 2, 3, 4, 5 және 3 бис крандармен басқару автоматты түрде немесе қолмен басқарылуы мүмкін. Қабылдағыш және айдағыш шлейфтардың арасында Лё 6, 6а, Д, 6р және бар құбырларымен қосқыш болады, олардың көмегімен компрессорлық станцияда газ құбырларының орамының іске қосушы контурын құруға болады. Әрбір құбырда олардың сатылы ашылуы мен жабылуы үшін арналған гидоприставка болады. Д құбыры дроссель қызметін атқарады, талап етілетін сығу дәрежесін (қысымның артуы) орнату үшін оның қолмен қиылуын айдағыштар тобында реттейді. № 6 я 6а құбырлары КС-ң өнімділігін қашықтықтан басқару үшін арналған. Бұған қоса автоматтық қорғау сигналы бойынша тізбектей жалғанған айдағыштардың тобына кіретін агрегаттың ақаулығы орын алғанда осы құбырладың біреуі ашылады. Л£ 6р және бар құбырлары айдағыш жағынан кіріске газды қайта жібері кезінде компрессорлық станцияны антипомпажды реттеу үшін қолданылады. Кері клапандар № 8 және За құбырларының алдында КС-ны іске қосқыш контурға аудару кезінде айдағыш жақтан технологиялық газдың қайтадан қосылуын ескертеді. КС-ны агрегаттардың басқа мөлшерімен орау суреттелген сұлбадан айтарлықтай айырмшылығы болмайды. Газ турбиналы КС-ң байланыстары технологиялық, жанармайлы, іске қосқыш, импульсті және тұрмыстық газ құбырларына бөлінеді.

Технологиялық газдың байланыстары КС шегіндегі газдың тасымалдануын қамтамасыз етеді. Газдың технологиялық байланыс құбырларының ортақ желісіне  газды шаңнан тазалау құрылғылары, салқындатқыштар, май ұстағыштары, май жинағыштар және бітегіш арматура қосылған. Майлы типтегі шаңсорғышында газ механикалық қоспалар мен ылғалдан тазартылады.   Газды шаңнын және майдың ұсақ бөлшектерінен ақырғы тазалауды скрубберде (шар тәрізді шаңсорғыш) жүргізген жөн. Ластанған майды төгу, қалдықты жою және шаңсорғышты жаңа маймен толтыру агрегатты өшірусіз жүзеге асырылады.

Жанармай газының байланысы. Жанармай газын ГТҚ жану камерасына жіберу торапты газ құбырынан немесе технологиялық байланыстан жүзеге асырылады. КС-да жанармай газының қысымын төмендету үшін автоматты басқарылатын бәсеңдеткіш пункті болады, ол ек параллель жұмыс істейтін қысым регуляторларымен, шығын өлшегіштермен және май сепараторларымен жабдықталады.  Әрбір газ турбиналы қондырғы жанармай газы бойынша коллектордан тәуелсіз орамға ие.

Іске қосқыш газдың байланысы. Турбодетандердің іске қосқыш турбиналары үшін ГТҚ іске қосу үшін газды таңдау жанармай газын бәсеңдеткіш пунктіндегідей жүзеге асырылады.