Проблемы эксплуатации газогенераторных перекачивающих агрегатов
Декларация промышленной безопасности опасных производственных объектов является неотъемлемой частью системы промышленной безопасности. При ее разработке необходимо учитывать не только условия, в которых происходят аварии и чрезвычайные ситуации, но и закономерности, связанные с этими происшествиями.
Для того, чтобы ликвидировать или по крайней мере локализовать аварийную ситуацию на таком опасном объекте, как компрессорная станция (КС, — ред.), предназначенная для перекачки опасных горючих газов, специалисты, занимающиеся проблемами безопасности, обязаны знать все нюансы и особенности используемой на производстве технологии. Потому что, в результате эксплуатации КС периодически возникают условия, которые провоцируют неустойчивую работу механизмов.
Причины подобных проблем с газогенераторными перекачивающими агрегатами (ГГПА, — ред.) можно классифицировать следующим образом:
- Предельные уровни показателей работы агрегата.
- Появление колебательных процессов в рабочей зоне (флаттер).
- Сверхнормативное увеличение значений механических параметров:
- В местах между узлами (подвижными и неподвижными) двигателя (уплотнения, подшипники и т.д.).
- Вибрационные характеристики.
- Отношения критической частоты вращающегося элемента к его рабочим показателям.
Все эти проблемы решаются проведением соответствующего ремонта и обслуживания агрегата. Для этого необходимо разработать логическую и эффективную «дорожку шагов» по ликвидации причин, провоцирующих неустойчивость газоперекачивающего агрегата (ГПА, — ред.).
Но, необходимо понимать, что в настоящее время на вооружении нашей промышленности существует порядка 30 разновидностей газотурбинных установок (ГТУ, — ред.). Все они имеют различный возраст и единичную мощность, которая колеблется от 2,5 до 25 МВт. Номинальный КПД подобных технологических систем составляет приблизительно 24-36%. Анализируя структуру газотурбинного парка по мощности оборудования, получается следующая картина: до 8 МВт –13,3%, 10-12 МВт – (33.8%), 16-18 МВт –39,3% и 25 МВт – 13,6%.
Одной из самых важных проблем, которые связаны с подобными техническими устройствами является их физический и моральный износ. Функциональные способности устаревшего оборудования уменьшаются: мощность падает до 20%, расход топлива увеличивается практически на треть, затраты на ремонт могут достигать 10% всей стоимости газоперекачивающего оборудования. На старых ГГПА практически невозможно внедрить системы современного управления на дистанционной основе. Эксперты уверены, что сегодня почти четверть компрессорных станций можно отнести к категории «опасных для эксплуатации» в части шума и эмиссии оксидов азота. Но, это не означает, что решение данных проблем не продвигается вперед. Государство и частный бизнес понимает, чем чревато их игнорирование. Именно поэтому за последние годы было предприняты усилия, направленные на изменение ситуации в российском компрессорном парке. Можно перечислить следующие мероприятия, выполненные в этом направлении:
- Военно-промышленный комплекс России на базе своих предприятий запустил в производство газоперекачивающие устройства последнего поколения. Всего планируется к выпуску 15 модификаций ГГПА, а также модифицированные центробежные компрессоры или нагнетатели.
- Были разработаны проекты модернизации газоперекачивающих механизмов и их реконструкции.
- Осуществляется модернизация ГТУ. Это делается в целях уменьшения вредных загрязняющихся выбросов (продуктов сгорания).
- Планируется увеличить количество внедренных отечественных трубчатых регенераторов в количестве 130 штук. Они предназначены для агрегатов ГТК-10. Более того на регенеративный цикл переводятся и импортные ГТУ (132 комплекта). Эти мероприятия позволят сэкономить свыше 1.0 млрд. куб. газа.
На основании статистики, характеризующей причины повреждений газоперекачивающих устройств, можно сделать вывод, что наиболее распространённой из них является крайне низкий уровень технического состояния агрегата.
Специалисты, на основании информации, касающейся эксплуатации газогенераторных перекачивающих агрегатов зарубежного производства в течении последних 10 лет, установили, что выход их строя в большей степени сопряжен со следующими проблемами:
- Ошибки при проектировании устройства.
- Дефекты, допущенные при производстве агрегата и его сборке, а также монтажа.
- Неисправности материалов.
Повреждения ГГПА по вышеперечисленным причинам составляют около 73%. Причем 45% из них относятся к проектированию. На дефекты, допущенные в процессе эксплуатации технического устройства приходится чуть более 10% всех неисправностей ГГПА. Причем третья частя этих неполадок связана с проблемами управления, а оставшаяся с ошибками при ТО объекта.
Данная информация показала одну самую существенную проблему в этой области – это неквалифицированная работа по проектированию агрегата. Очевидно, что назрела необходимость усиления требований к производству ГГПА, особенно на стадии проекта. Сегодня важно провести комплексный анализ всех технических условий агрегатов, их конструкционные особенности, а также показатели эксплуатационного режима.
В настоящее время эксперты уверены в несоответствии ТУ требованиям эксплуатации механизмов. Реальность такова, что при современном уровне эксплуатации подобного оборудования избежать остановов, технических инцидентов, и даже аварий практически невозможно. Сегодня, например, на КС магистральных газопроводов повсеместно нарушается режим ремонтных работ, который нормативно установлен производителем ГГПА или компрессорных станций. Учитывая, что одним из основных потребителей газогенераторных перекачивающих агрегатов является нефтяная и газовая промышленность, а именно магистральные трубопроводные сети, то очевиден масштаб проблемы. ГГПА составляют 86% всех ГПА, используемых в отрасли. 14% – это электроприводные ГПА и всего лишь 1% – поршневые. Более того тенденция сегодня такова, что в перспективе «приводные» механизмы будут заменены на ГГПА. Это еще более подчеркивает серьезность вопроса, который касается ремонта, модернизации и перевооружения газогенераторных перекачивающих агрегатов.