способ откачки газа из отключенного участка газопровода и мобильная компрессорная установка для откачки газа

Формула изобретения

1. Способ откачки газа из отключенного участка магистрального газопровода, включающего, по меньшей мере, два участка, заключающийся в том, что отключенный участок соединяют с действующим участком через компрессор и производят откачку газа из отключенного участка в действующий участок, отличающийся тем, что перед подачей газа в компрессор понижают его давление.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для понижения давления газ подают в дросселирующее устройство, которое устанавливают между отключенным участком и компрессором.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед подачей газа из компрессора в действующий участок его охлаждают газом, подаваемым из дросселирующего устройства.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед подачей газа в дросселирующее устройство его нагревают.

5. Мобильная компрессорная установка для откачки газа из отключенного участка магистрального газопровода, включающего, по меньшей мере, два участка, содержащая компрессор с входным и выходным трубопроводами для подключения компрессора к отключенному и действующему участкам соответственно и привод с выхлопным трубопроводом, отличающаяся тем, что во входной трубопровод установлено дросселирующее устройство.

6. Мобильная установка по п.5, отличающаяся тем, что во входной трубопровод между компрессором и дросселирующим устройством установлен рекуперативный теплообменник, включенный по нагревающему потоку в выходной трубопровод.

7. Мобильная установка по п.5, отличающаяся тем, что во входной трубопровод между дросселирующим устройством и отключенным участком установлен подогреватель газа.

8. Мобильная установка по п.7, отличающаяся тем, что подогреватель газа выполнен в виде рекуперативного теплообменника.

9. Мобильная установка по п.8, отличающаяся тем, что теплообменник по нагревающему потоку включен в выходной трубопровод.

10. Мобильная установка по п.8, отличающаяся тем, что теплообменник по нагревающему потоку включен в выхлопной трубопровод.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортировки природного газа и может быть использовано при техническом обслуживании и ремонте магистральных газопроводов (далее МГ), когда возникает необходимость удаления газа из отключенного участка МГ для проведения работ.

Известны способ и устройство для откачки газа, в которых газ из одного отключенного участка МГ, примыкающего к компрессорной станции (далее КС) с одной стороны, откачивается в другой, действующий участок, примыкающий к КС с другой стороны, при помощи последовательно соединенных стационарных компрессора предварительного сжатия и основного (дожимающего) компрессора КС (патент RU №2176049).

Недостатком известных технических решений при обслуживании отключенного участка, удаленного от КС, является необходимость откачки газа не только из этого участка, но и из всего присоединенного отрезка МГ между КС и отключенным участком. Это требует проведения дорогостоящих организационно-технических мероприятий по выводу МГ из эксплуатации, дополнительных затрат на откачку газа из присоединенного отрезка МГ, приводит к прямым экономическим потерям из-за приостановки транспортирования газа по МГ и к снижению надежности МГ как опасного производственного объекта вследствие увеличения количества циклов его нагрузки переменным давлением большой амплитуды.

Наиболее близким техническим решением являются способ и мобильная компрессорная установка для откачки газа из отключенного участка МГ по патенту RU №2108489. Известная компрессорная установка обеспечивает перекачку газа из отключенного участка в действующий участок МГ без использования штатного нагнетателя КС, что позволяет осуществлять профилактические и ремонтные работы с отключением участка МГ меньшей протяженности.

Основным недостатком указанных технических решений является большие масса и габаритные размеры установки, что обусловлено необходимостью расчета и проектирования компрессора, привода и прочего оборудования исходя из режима максимальных давления на входе в компрессор (остаточного давления в участке) и потребляемой мощности при работе во всем диапазоне изменения мощности. Оснащение установки эжектором в качестве компрессора предварительного сжатия увеличивает упомянутый недостаток и требует сложной системы управления установкой для согласования производительности и давления на выходе эжектора с производительностью и давлением на входе в компрессор. Это отрицательно сказывается на характеристиках мобильности: снижает скорость движения на марше, повышает требования к покрытию и рельефу дороги и рабочей площадки для размещения установки, увеличивает время перевода установки из маршевого в рабочий режимы, снижает надежность ее эксплуатации. Учитывая, что МГ расположены преимущественно в отдаленных и безлюдных регионах с плохой или отсутствующей дорожной инфраструктурой, указанный недостаток делает практически невозможным создание на основе предлагаемого способа эффективной мобильной компрессорной установки.

Задачей изобретения является создание мобильной компрессорной установки для откачки газа из отключенного участка магистрального газопровода уменьшенных массы и габаритных размеров, что позволит сократить время и трудозатраты на ее перевод из маршевого в рабочее состояния и транспортировку к любому участку магистрального газопровода.

Технический результат достигается за счет того, что для откачки газа из отключенного участка магистрального газопровода, включающего, по меньшей мере, два участка, используют способ откачки, при котором отключенный участок МГ соединяют с действующим участком через компрессор и производят откачку газа из отключенного участка в действующий участок, при этом перед подачей газа в компрессор понижают его давление.

Для понижения давления газ подают в дросселирующее устройство, которое устанавливают между отключенным участком и компрессором.

Кроме того, в теплое время года (суток) перед подачей газа из компрессора в действующий участок его охлаждают газом, подаваемым из дросселирующего устройства, а в холодное время года (суток) перед подачей газа в дросселирующее устройство его нагревают.

Для реализации способа откачки газа из отключенного участка магистрального газопровода используется мобильная компрессорная установка, содержащая компрессор с входным и выходным трубопроводами для подключения компрессора к отключенному и действующему участкам соответственно и привод с выхлопным трубопроводом, при этом во входной трубопровод установлено дросселирующее устройство.

Кроме того, для предотвращения термического разрушения антикоррозионного покрытия действующего участка МГ при работе в теплое время года (суток) во входной трубопровод между компрессором и дросселирующим устройством установлен рекуперативный теплообменник, включенный по нагревающему потоку в выходной трубопровод.

Кроме того, для предотвращения обмерзания дросселирующего устройства и гидратообразования в процессе дросселирования при работе в холодное время года (суток) во входной трубопровод между дросселирующим устройством и отключенным участком установлен подогреватель газа.

Подогреватель газа может быть выполнен в виде рекуперативного теплообменника, по нагревающему потоку включенного в выходной или выхлопной трубопроводы.

Такое включение теплообменника позволяет исключить дополнительное оборудование для нагрева и охлаждения газа, что приводит к уменьшению массы и габаритов компрессорной установки.

Кроме того, использование предложенного способа откачки газа позволяет при проектировании компрессорной установки сохранить неизменными массу и габариты привода и прочего оборудования независимо от начального давления в отключенном участке МГ.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема компрессорной установки в исполнении с рекуперативным теплообменником, установленным во входной трубопровод между компрессором и дросселирующим устройством и включенным по нагревающему потоку в выходной трубопровод. На фиг.2 представлена схема компрессорной установки в исполнении с рекуперативным теплообменником (подогревателем газа), установленным во входной трубопровод между дросселирующим устройством и отключенным участком и по нагревающему потоку включенным в выходной или выхлопной трубопроводы. На фиг.3 представлена зависимость индикаторной мощности, потребляемой компрессором мобильной установки, от времени откачки газа в отключенном участке МГ с давления 75 ати до давления 10 ати для прототипа и предлагаемой компрессорной установки.

Мобильная компрессорная установка (фиг.1, 2) включает компрессор 1 с входным трубопроводом 2 и выходным трубопроводом 3, которые подключаются к отключенному участку 4 и действующему участку 5 МГ соответственно. Привод 6 компрессора 1 имеет выхлопной трубопровод 7. В качестве привода 6 может быть использован, например, газопоршневой или газотурбинный двигатели. Во входном трубопроводе 2 установлено дросселирующее устройство 8, в качестве которого может быть использован, например, регулятор давления газа типа «после себя». На входе в дросселирующее устройство 8 (фиг.2) установлен подогреватель газа 9, выполненный, например, в виде рекуперативного теплообменника. По нагревающему потоку теплообменник 9 включен в выходной 3 или выхлопной 7 трубопроводы, а по нагреваемому - во входной 2 трубопровод. Рекуперативный теплообменник 9 (фиг.1) может быть установлен на выходе дросселирующего устройства 8 и по нагревающему потоку включен в выходной трубопровод 3. В качестве топлива для привода 6 может быть использован магистральный газ, подаваемый в привод через дросселирующее устройство 10 для понижения давления. Все оборудование компрессорной установки подключается через вентили 11 -19. На МГ также установлены вентили 20, 21. Участок 5 может принадлежать как параллельной нитке МГ, так и нитке МГ с отключенным участком 4, например, за вентилями 20 или 21.

Установка, реализующая заявленный способ, работает следующим образом.

Для проведения профилактических либо ремонтных работ компрессорную установку монтируют на участке 4 МГ, который отключают при помощи вентилей 20 и 21. Компрессор 1, приводимый приводом 6, откачивает газ из отключенного участка 4 в действующий участок 5. Газ по трубопроводу 2 проходит в подогреватель газа 9 (фиг.2), где нагревается, используя теплоту сжатого газа, подаваемого по трубопроводу 3. При этом вентили 13, 14, 15, 16 и 19 открыты, а вентили 17 и 18 закрыты. Дросселирующее устройство 8 настроено на необходимое давление после себя. В компрессоре 1 происходит сжатие газа до величины давления в действующем участке 5, сопровождающееся повышением его температуры. В подогревателе газа 9 достигается двойной эффект: подогрев газа перед подачей в дросселирующее устройство 8 для предотвращения в нем гидратообразования и закупорки и охлаждение сжатого газа перед подачей в участок 5 МГ для предотвращения термического разрушения антикоррозионного покрытия МГ. При недостатке теплоты в сжатом газе, например в холодное время года (суток), используется теплота выхлопных газов привода 6, подаваемых в подогреватель 9 по трубопроводу 7. При этом вентили 16 и 19 закрывают, а вентили 17 и 18 открывают.

При недостаточном охлаждении сжатого газа, например в жаркое время года (суток), используется дроссель-эффект, получаемый в дросселирующем устройстве 8 (фиг.1) при установке рекуперативного теплообменника 9 между ним и компрессором 1. При этом вентиль 16 открыт, а вентиль 17 закрыт.

Для подтверждения получения заявленного технического результата приведен анализ представленной на фиг.3 зависимости индикаторной мощности от времени откачки газа, например, с давления 75 ати до давления 10 ати из отключенного участка 4 диметром 1,4 м, длиной 30000 м при откачке в действующий участок 5 с постоянным давлением 75 ати. Процесс прямой откачки прототипом изображен кривой 1, 2, 3, 4. В этом случае расчетным режимом для проектирования и выбора привода и компрессора является режим максимальной мощности 308 кВт, соответствующий остаточному давлению 30 ати. В заявленном техническом решении с самого начала процесса откачки, который изображен параллельной оси абсцисс прямой 5, 2, 4, перед подачей газа в компрессор 1 понижают его давление при помощи дроссельного устройства 8 до заданного конечного значения остаточного давления, т.е. 10 ати, и удерживают его постоянным. Установка все время работает в режиме постоянной более низкой потребляемой мощности, в данном случае равной 185 кВт. Компрессор 1 и другое оборудование и системы проектируются, а привод 6 выбирается для этого существенно более легкого режима, что позволит снизить массу установки. При этом время откачки по сравнению с прототипом увеличивается. Если преследуется цель сократить время откачки не меняя привода, начальная фаза реализуется процессом 1, 2 на кривой фиг.3. При достижении потребляемой мощности 185 кВт, что соответствует давлению всасывания 56 ати, при помощи дроссельного устройства 8 давление всасывания снижается до 10 ати и процесс откачки продолжается по прямой лини 2,4. В этом случае компрессор проектируется на максимально возможное давление всасывания, в данном примере равное 75 ати, а достоинства предлагаемых технических решений сохраняются преимущественно за счет остающихся неизменными массы и габаритов привода.