Исследование эффективности современных электроприводных газоперекачивающих агрегатов (ЭГПА)

Российская Федерация в мировой системе оборота энергоресурсов занимает одно из ведущих мест, и особенно значимы позиции страны на мировом рынке углеводородов. Россия занимает первое место в мире по запасам природного газа (23% мировых запасов) и по объемам его ежегодной добычи, обеспечивая 25% мировой торговли этим энергоносителем. Так, например, на российский природный газприходится около 30% в общем объеме потребления газа в странах Европы. В процессе становления и развитии газовой промышленности в России сложилась уникальная газотранспортная система (ГТС), которая играет одну из основополагающих ролей в надежном и бесперебойном газоснабжении и газораспределении, обеспечивает энергетическую безопасность многих стран, что является фундаментом для устойчивого роста экономики, как самой России, так и стран-импортеров российского природного газа [1].

Важнейшими направлениями развития ГТС являются повышение ее энергоэффективности, энергосбережения и экологичности. Для этого в [1] выделены следующие основные направления: реконструкция газотранспортных объектов и системная организация технологических режимов работы магистральных газопроводов; сокращение потерь газа; внедрение автоматизированных систем управления и телемеханики; улучшение технического состояния газоперекачивающих агрегатов (ГПА); расширение использования регулируемых электроприводных газоперекачивающих агрегатов (ЭГПА).

Сегодня ГТС содержит свыше 160?000 км газопроводов, около 260 компрессорных станций (КС), на которых эксплуатируются более 4000 ГПА, суммарной мощностью более 40 млн. кВт. ГТС России обеспечивает транспортировку более 570 млрд. м3 в год природного газа от месторождений к потребителям как внутри страны, так и за рубежом [2].

В составе парка ГПА около 86% из них имеют газотурбинный привод (ГТП). Около 90% всех ГПА с ГТП морально и физически устарели. Усредненный коэффициент полезного действия (КПД) ГТС составляет около 20 — 25%. Дальнейшее использование таких агрегатов приводит к существенному повышению эксплуатационных затрат в связи с необходимостью обеспечения жизненного цикла ГПАза пределами расчетного ресурса их работы. Так, эксплуатация ГПА приводит к перерасходу природного газа на собственные нужды, а простой агрегатов в ремонте приводит к прямым потерям за счет недопоставок газа потребителям. На собственные нужды (95% из которых топливный газ) тратится около 10% перекачиваемого ГПА с ГТП природного газа, а по отдельным агрегатам эта величина может достигать 15 — 20%. Также это приводит к снижению надежности ГТС и ее экологичности. Все эти негативные тенденции приводят к снижению энергетической и экологической безопасности России и стран-потребителей российского природного газа.

Современная ГТС России содержит парк ЭГПА, доля которых во всем парке ГПА около 14%. В электроприводе ГПА, как правило, используются синхронные двигатели большой мощности. Более 70% парка ЭГПА имеет срок службы около 20 лет, а отдельные 30 — 40 лет. Практически все элементы ЭГПА (синхронные двигатели, возбудители, щиты) выработали свой ресурс. Большинство ЭГПА не имеют возможности регулирования скорости (нерегулируемые). Характерной чертой для некоторых газопроводов является работа в режиме падающей газоподачи и газопотребления. Это приводит к изменению режимов и энергетических свойств ЭГПА, которое, в конечном счете, выражается в повышенном энергопотреблении.

Продолжение здесь