Технологические схемы и оборудование ГРС и ГРП.

Газораспределительная станция (ГРС).

В зависимости от производительности, исполнения, количества выходных коллекторов ГРС условно делятся на три большие группы:

1. малой производительности 1-50 тыс.м³/ч – АГРС. Обычно размещаются в нескольких металлических шкафах (АГРС 1/3, Энергия-1, Энергия-3, Ташкент-1, Ташкент-2).

2. средней производительности 50-160 тыс.м³/ч – БКГРС. БК-ГРС-I-30, БК-ГРС-II-70, БК-ГРС-I-150. Данные ГРС выполнены в блочнокомплектном исполнении с одной или двумя выходными линиями потребителям. Часть технологического оборудования размещается в блок-боксах – РД, КИП и А, система отопления блоков, а другая часть размещается на открытой площадке – узлы очистки, одоризации, подогрева.

3. большой производительности 160-1000 тыс.м3/ч – ГРС и контрольнорегулирующие пункты, подающие газ к крупным промышленным объектам и районам.

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.

I,Iа, – узел переключения ГРС; П – узел очистки газа; Ш – узел подогрева газа для предотвращения гидратообразований; IV – узел редуцирования газа; V – узел замера газа; VI – узел одоризации газа.

ГРС имеет следующие вспомогательные сооружения: здания или шкафные блоки и огражденную территорию; сантехнические устройства – вентиляцию, отопление, водоснабжение иканализацию; электротехнические устройства, электрооборудование, электроосвещение, грозозащиту и защиту от разрядов статического электричества; устройства связи с диспетчером линейного производственного управления (ЛПУ) и потребителем газа; устройства электрохимической защиты.

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. 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. В качестве аппаратов для очистки газов от механических примесей на ГРС применяются масляные мультициклонные и циклонные фильтры. Число очистных аппаратов выбирается исходя из величины производительности ГРС и допустимой скорости газа.

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.

Узел подогрева газа служит для предотвращения гидратообразования на стенках трубопроводов в местах сужающих устройств, в клапанах регуляторов давления, импульсных линиях КИП.

Для обнаружения утечек и наличия газа в воздухе в газ вводят сильно пахнущие вещества – одоранты. В качестве одоранта в настоящее время используется этилмеркаптан, обладающий резким неприятным запахом. Одоризация газа производится на выходном трубопроводе из ГРС. Газ, поступающий бытовым потребителям, должен быть одорирован. Газ, поступающий на промышленные предприятия, может не подвергаться одоризации.

ГРП являются связующим звеном между ГРС и газовыми сетями и сооружаются на территории городов, поселков, промышленных и коммунальных предприятий. Они могут быть сетевыми, питающими отдельные участки распределительных сетей низкого и среднего давления и объектов, подающими газ конкретному предприятию. На ГРП осуществляется снижение давления и автоматическое поддержание его на заданном уровне, производится очистка газа от механических примесей и защита трубопроводов от повышения давления. Для этого используется следующее оборудование: фильтры, предохранительные запорные клапана (ПЗК), регуляторы давления, предохранительные сбросные клапана (ПСК), запорная арматура, КИП и при необходимости узел учета газа, а также обводной газопровод (байпас) с двумя последовательно расположенными отключающими устройствами.

По величине давления газа на выходе ГРП классифицируют как: среднего – от 0,005 МПа до 0,3 МПа и высокого давления – 0,3 МПа до 1,2 МПа (ГГРП). В зависимости от назначения и технической целесообразности они могут размещаться в отдельно стоящих зданиях; в пристройках к зданиям; в шкафах, устанавливаемых на несгораемой стене.

По количеству линий редуцирования ГРП условно разделяют на группы:

1. характеризуется одной линией редуцирования с одним регулятором при наличии обводной линии (байпас);

2. имеет два подтипа:

2.1. подача газа осуществляется одному потребителю при наличии одной рабочей и одной резервная линии (без байпаса) при Р_вх=0,6МПа и Q>5000м³/ч.

1 – термометр; 2 – манометры (показывающий и регистрирующий); 3 – запорная арматура; 4 – фильтр; 5 – дифманометр, определяющий засоренность фильтра; 6 – узел измерения расхода газа; 7 – предохранительное запорное устройство; 8 – регулятор давления; 9 – импульсный трубопровод; 10 – гидравлическое ПСУ; 11 – свеча сбросная; 12 – обводной газопровод (байпас); 13 – свеча продувочная.

Для защиты выходных газопроводов от превышения установленного давления на ГРП имеются предохранительные запорные клапаны (ПЗК), сбросные клапаны (ПСК).

ПЗК устанавливают перед регулятором давления для автоматического отключения потока газа при повышении или понижении давления газа.

ПСК устанавливают за регуляторами давления на выходе из ГРП. Они обеспечивают сброс газа при превышении давления после регулятора. Производительность сброса должна определяться следующим образом:

1. при наличии ПЗК пере РД

Q_сброса≥0,0005Q₀ – расчетная производительность ГРП при н.у., м³/ч.

2. при отсутствии ПЗК перед РД

Q_сброса≥0,01Q₀, если РД с золотниковыми заслонками;

Q_сброса≥0,02Q₀, если в качестве РД используются регулирующие заслонками.

Для очистки газа от механических частиц на ГРП устанавливают фильтры. В зависимости от пропускной способности и входного давления применяются фильтры различных модификаций: сетчатые (dу<50мм), сварные волосяные (dу>50мм). На ГРП с большим расходом применяют также висциновые фильтры.

Очистка газа повышает надежность работы всего оборудования ГРП (ГРУ): отключающих устройств, регуляторов давления, предохранительных устройств, узлов учета расхода газа.

Управление режимом работы в системе газоснабжения осуществляют с помощью регуляторов давления, которые являются основными узлами ГРС, ГРП, ГРУ, предназначенными для снижения и автоматического поддержания заданного (требуемого) давления газа перед потребителем, независимо от интенсивности расхода и начального давления газа. Под автоматическим регулированием понимают дросселирование потока газа, которое происходит без вмешательства человека и поддерживается на заданном уровне. При этом снижение давления идет независимо от отбора газа потребителем.

Регулирование давления газа осуществляют путем автоматического изменения степени открытия дросселирующего узла регулятора, вследствие чего автоматически изменяется гидравлическое сопротивление потока газа. При увеличении гидравлического сопротивления перепад давления на дросселирующем узле возрастает и давление за регулятором снижается и наоборот.

Регулятор давления запоминает заданное давление в системе регулирования, определяет его в данный момент времени, сравнивает заданное давление с имеющимися в данный момент и при разности значений выдает управляющую команду, направленную на уменьшение этой разницы, поддерживая при этом после себя требуемое давление.

Регулятор давления состоит из дросселирующего и реагирующего узлов. Реагирующий узел (в дальнейшем мембранный привод) изменяет заданный параметр: выходное давление. Дросселирующий узел – седло и плунжер – изменяет количество протекающего через него газа. Мембранный привод и дросселирующий узел соединены исполнительным узлом, который выполняет команду мембранного привода для восстановления заданного параметра выходного давления.

При равновесном состоянии системы регулирования количество газа в газопроводе остается постоянным. Приток газа Q_пр в систему регулирования равен количеству отбираемого, т.е. его расходу Q_расх. Следовательно, условием равновесия системы является равенство Q_пр=Q_расх. При этом давление после регулятора сохраняет свое постоянное значение Р₂ = const. Если равновесие будет нарушено вследствие изменения расхода газа, т.е. Q_пр¹Q_расх, тогда будет изменяться и заданное выходное давление Р₂.

Дляобеспечение нормальной работы РД он должен быть выбран по размеру так, чтобы при режиме Q_max оставался запас хода на 10-15% до полного открытия и при Q_min 10-15% до полного закрытия.

Режимами срабатывания РД являются:

1. нормальный режим, когда Q_пр=Q_расх. Открытие РД составляет 80% от Q_расч при Q_max.

2. аварийное открытие, когда Q_пр>Q_расх, открытие на 100%. При росте Р₂ срабатывает или контрольный регулятор или пневмокран, т.к. они рассчитаны на 1,1Р_раб.

3. аварийное закрытие, когда Q_пр<Q_расх и Р₂ ниже требуемого, тогда в работу включается резервная нитка. Она рассчитана на 0,9Р_раб. В этом случае рабочая нитка закрывается и ГРС работает по резервной нитке до тех пор, пока Р_вх не сравняется с заданным.