Способ очистки технологических трубопроводов нагнетательных установок магистральных газопроводов

 

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ, преимущественно трубопроводов, соеди-. няющих пьшеуловители и нагнетатели компрессорных станций на магистральном газопроводе, заключающийся в по ремещении очищаемого средства в трубопроводе , отличающийся тем/ что, с целью снижения потребляе V us- , SWSr; C:r :,j мой энергии и повьпиения качества очистки, в качестве очищающего средства используют транспортируемый по магистрали рабочий агент, при этом последний подают в один кз технологических трубопроводов неработающей нагйетательной установки с расходом и под давлением соответствующими и развиваемыми соседними нагнетательными установками, затем продукты очистки удаляют из трубопровода. 2, Способ по П.1, о т ли ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества очистки технологических трубопроводов от металлических предметов с диаметром, эквивалентным диаметру шара, превышающим 0,05 м, по- § дачу очищающего средства осуществля (Л ют с объемным расходом, превышающим, в 1,2-3,0 раза номинальный расход нагнетательной установки.

(1% (!1) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 8 В 04

Г

ОГ)ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV CBNQETEllbCTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2812785/29-12 (22) 02.08.79 (46) 07.08.83. Бюл. Р 29 (72) С.Н.Астрянин (53) 621.646.1:628.28(088.8) (56) 1. Печников P.ß., !(1ахиджанов В.С.

Очистка внутренней полости газопровода в процессе его эксплуатации.- Научно-технический обзор, сер. "Транспорт и хранение газа". ВНИНЭгазпром.

М., 1973, с. 12-16, рис.7. (54)(57) 1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ

УСТАНОВОК МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ преимущественно трубопроводов, соединяющих пылеуловители и нагнетатели компрессорных станций на магистральном газопроводе, заключающийся s перемещении очищаемого средства в трубопроводе, отличающийся темр что, с целью снижения потребляемой энергии и повышения качества очистки, в качестве очищающего средства используют транспортируемый по магистрали рабочий агент, при этом последний подают в один из технологических трубопроводов неработающей нагнетательной установки с расходом и под давлением соответствующими и развиваемыми соседними нагнетательными установками, затем продукты очистки удаляют иэ трубопровода.

2. Способ по п.1,.о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения качества очистки технологических трубопроводов от металлических предметов с диаметром, эквивалентным диаметру шара, превышающим 0,05 м, по- . g дачу очищающего средства осуществляют с объемным расходом, превышающим. f/ в 1,2-3,0 раза номинальный расход на- ( гнетательной установки. С

1033241

P<>() aeаa

d, р -po р= —; м=

D o

Изобретение относится к очистке . внутренней полости трубопровода от крупных инородных предметов,в частности технологических трубопроводов, соединяющих блок пылеуловителей с группой центробежных нагнетателей компрессорной станции на,магистральном газопроводе.

Известен способ очистки трубопроводов с помощью проталкивания различного рода скребков, поршней. При- 10 чем они перемещаются с помощью побудителя потока, например насоса или крмпоессора. Эти трубопровода оснацены средствами запуска и приема очистных устройств — пусковыми и при- 15 емными камерами, быстродействующей запорной дистанционно-управляемой ар-. матурой и датчиками для регистрации прохождения по трубопроводу очистных устройств. Этот способ предназначен, 20 в основном, для использования при эксплуатации магистральных нефте- и газопроводов (1 ).

Недостатком этого способа является то, что очистка технологических трУбопроводов сложна, так как необходимо предварительно произвести монтаж средств .запуска и приема порш" ня, а затем после очистки произвести демонтаж. Кроме этого, необходимо наличие мощного мобильного побудителя потока, с помощью которого перемещают по трубопроводам поршень.

Целью изобретения является снижение потребляемой энергии и повышение качества очистки.

Цель достигается тем, что согласно способу очистки технологических трубопроводов, нагнетательных -уста новок магистральных газопроводов, преимущественно трубопроводов, соеди- 40 няющих пылеуловители и нагнетатели компрессорных станций на магистральном газопроводе, заключающемуся в перемещении очищаемого средства в тру.- бопроводе, в качестве очищающего средства используют транспортируемый по магистрали рабочий агент, при этом последний подают в один из технологических трубопроводов неработающей нагнетательной установки с расходом и под давлением соответствующими и развиваемыми соседними нагнетательными установками, затем продукты очистки удаляют из трубопровода.

Кроме того, для очистки от металлических предметов с диаметром эквивалентным диаметру шара, превышающим ,0,05 м, подачу очищающего средства осуществляют с объемным расходом, превышающим в 1,2-3,0 раза номиналь- 60 ный расхо3 нагнетательной установки.

На фиг.1 показана типовая технологическая схема компрессорной станции с нагнетательными установками) на фиг.2 — схема магистрального газо- 65 провода; на Фиг. 3 — график расхода ,газа О, для перемещения стального предмета эквивалентного диаметра с1. при различных давлениях для технологических трубопроводов с внутренним диаметром, равным 0,68 м, на фиг.4 то же, с внутренним диаметром, равным 0,98 м.

На перемещение предмета по трубопроводу потоком газа влияет скорость газа, его плотность и форма предмета.

Если в трубопроводе будет достигнута скорость, больше скорости витания (скорость трогания по величине примерно на 30% меньше ) для предмета определенного размера, то это является гарантией их выноса. На основе. этих аналитических зависимостей проведены исследования и выполнены расчеты для определения условий выноса предметов различного размера.

Расчеты выполняются по формуле где с(— диаметр эквивалентного шара, м;.

1) — внутренний диаметр трубопровода, м, — плотность предмета, У „/з . р - плотность газа при давлеО нии и температуре в трубопроводе,кг/м3; ,1 — относительная плотность газа по воздуху, — ускорение силы тяжести, м/c2, — коэффициент сопротивления (9 =0,245), Q — расчетный расход газа, Р4/Ъ при котором достигается скорость витания, млн м З/сут.

На фиг.3 и 4 показаны графики, на которых приведены при различных давлениях рассчитанные расходы газа, наобходимые для достижения скорости витания стального .предмета р р

=7800 кг/м . На эти же графики нанесены номинальные производительности различных типов нагнетательных установок (НУ ), которые обвязаны трубопроводами определенного диаметра (на фиг.3 - для внутреннего диаметра технологического трубопровода

0,68 м на фиг.4 - для 0,98 м).

1Io горизонтальной оси нанесен диаметр шарообразного стального предмета в метрах (p =7800 кг/м з).

По вертикальной оси нанесен расход природного газа в млн м /сут.

1033241

Из анализа результатов следует, что условия выноса довольно крупных предметов диаметром около 0,05 м существуют" в рабочем режиме для нагнетательной установки типа Н-300-1,23 и 370-14-1 и отсутствуют для 280-11-1 5

Ф

520-12-1, для очистки одного технологического трубопровода (ТТ )от всех предметов необходймо поддержи/ вать расход газа, превышающий номинальную производительность НУ в 1,2- 10

3,0 раза (в зависимости от давления и диаметра TT ), т.е. необходимо, чтобы работала параллельно группа НУ, очистку производить предпочтительно при низком давлении газа; расход га- 15 эа (при Р= eоИМ достигает максимальной величины для 3 6,68 м при д =0,367, а для .,Q =0,98 м при д"

=0,3.

Известно, что технологическая схема не позволяет включать параллель. но группу НУ через один технологический трубопровод, Вследствие этого: применять в качестве побудителя потока Ну, вводимой в эксплуатацию компрессорной станции (КС), нельзя.

Обычно линейная часть магистрального. газопровода вводится в эксплуа25 тацию раньше, чем КС. И часто бывает, что вначале вводятся четные номера

КС, а затем. остальные. В этих случаях газ,идет мимо строящейся КС транзитом.

Использование в качестве побудиет значительно сократить капитальные и материальные затраты, на очистку ТТ вводимой в эксплуатацию КС. Сокраще ние затрат связано с тем, что нет - 4О необходимости производить сварочно-, . монтажные работы соединительных трубойроводов с мобильным побудителем потока газа (или жидкости ). Не нужен и сам мощный мобильный побуди тель потока, так как использую груп. пу НУ на.аредыдущей КС; ЗиачительнО сокращается время иа производство всех работ, связанных с очисткой.

Упрощается технология очистки. Поочередная подача газа через ТТ каждого НУ является важным и необходимым условием для создания и поддержания скорости трогания, витания.

Если подавать весь объем газа од- . новременно во все ТТ, когда их количество больше одного, тогда суммарная производительность группы НУ предыдущей KC может оказаться недостаточной, чтобы создать скорость витания и очистить ТТ от всех крупных 60 предметов. Поступление крупных предметов в магистральный газопровод нежелательно. Предлагается их улавливать с помощью, например, защитной рвшетки.

65. теля потока газа группы компрессоров предыдущей компрессорной станции яв- 35 ляется существенно новым и.позволяОбычно отделение (улавливание ) крупных предметов из газа производят снижением скорости, например, направляя поток газа в сепаратор. Установка и демонтаж сепаратора на период очистки усложняет технологию, поэтому улавливание предметов с помощью защитной решетки является наиболее йростым. Возможен и другой вариант, когда для снижения потерь давления фильтрацию осуществляют в кор пусе центробежного нагнетателя, из которого вынут ротор и со стороны вала ротора установлена- инвентарная заглушка. В этом случае, из-за увеличения живого сечения скорость по- тока падает и фильтрацию осуществля-, ют с меньшими потерями давления raçé на фильтре.

Можно вести фильтрацию в сечении

ТТ, где он соединен с патрубком люкгаза. Из-за увеличения живого сечения скорость газа снижается, что также уменьшает потери давления газа. Наличие этих новых существенных признаков позволяет реализовать поставленную цель - снижение материальных и капитальных затрат на очистку.

Кроме того, позволяет производить фильтрацию газа от предметов при пониженных-потерях давления газа.

Поскольку с помощью производимой очистки вынос всей крупных предметов обеспечен, это дает гарантию на экс- плуатацию НУ без защитной решетки.

А это, в свою очередь, дает выигрьаа в мощности 200 КВт на каждой НУ. . Природный газ транспортируют из

rasosoro промысла 1 по магистральному газопроводу 2, на котором находитcs a эксплуатации КС-2, КС-4,КС-З планируется ввести в эксплуатацию. Газ мимо нее идет транзитом (еекущий кран

9 30 открыт, краны 99 7, В-A и 8-Б закрыты ). На действующих КС работает, например, последовательно по.двй. центробежных нагнетателя. На КС-3 снимают ротор с каждого нагнетателя и устанавливают интентарную заглушку со стороны привода. По известной технологии производят вытеснение газовоздушной смеси иа коммуникаций и оборудования КС, и затем заполняют газом дю.давления в магистральном газопроводе. Устанавливают фильтры (защитные решетки). Открывают краны

99 7, В-А, В-Б, З.-А, 3 (на всех агрегатах ). Закрывают краны 9 30 и бр, и разделяют вход от выхода..

Краны 99 1, 2 на обвязке НУ наХодятся в закрытом положении. Через открытый кран 9 7, входной коллектор Ду=1000 м газ проходит блок пылеуловителей 3, технологические трубопроводы 4 и 5 выходные трубопроводы б и 7 и поступает в магистральный газопровод 2. На технологическом тру«

1033241 газа на фильтре, устанавливаемого в корпусе центробежного нагнетателя или в сечении патрубка к люк-лазу.

Типовая защитная решетка сужает живое сечение трубы примерно на 40В, а это вызывает потери газа на ней (, при скорости 15-40 м/с ). Это, в свою очередь, снижает производительность газопровода на период проведения работ по очистке. Желательно произво 0 дить фильтрацию с низкими потерями давления газа на фильтре.

Предложено фильтровать газ в корпусе НУ или в сечении, где имеется патрубок в люк-лазу. Увеличенное жи.15 вое сечение (по сравнению с TT ) позволяет .снизить скорость и потери давления. При этом облегчаются работы по установке и демонтажу фильтров.

Можно применять для фильтрации нитя7п ные сетчатые фильтры иэ прочного гибкого материала. Технология очистки такая же, что и в примере 2. Приведенные примеры по очистке ТТ производят при объемах газа превышающих но25 минальную производительность Ну, нат пример, в 1,2-3,0 раза. А это вызывает уверенность в отсутствии в ТТ предметов, способных переместиться потокам гада при эксплуатации Ну.

Чтобы получить гарантию по полной очистке ТТ от всех предметов, требуемый объем газа определяют по формуле (1 ), причем принимают величину

d"==0,37 (для Д=0,68 м )или д"=0,3

5 . (д,пя Д= 0,98 м ).

Пример (конкретное выполнение способа ). Имеется магистральный газопровод Д =1200 мм с расположенными на нем KC (фиг.1 и 2 ). Расстояние между КС 4 =100 км. Давление на вы40 ходе КС-2 Р„=56 кгс/см . Давление входа КС-4, Р„=38 кгс/см 2.

Средняя температура газа, Т „

= 288©К, !j, =0,6. фактическая производительность

45 газопровода на участке между КС-2 и

КС-4 составляет Яф д. 38,2 млн м /сут.

Определяют, что проходное давление газа на KC-Ç, где планируется произвести очистку ТТ, составляет

47 кгс/смх. Принимают для стального предмета, имеющего шароподобную форму, коэффициент ; 9 =0,245, . d" 0,367 (4

55 =0,25 м ). По Формуле (1) определяют расчетный расход газа (Я,„, „), при котором достигается скорость витания в TT Д=0,68 м. бопроводе 8 кран Р 1-A закрыт, поэта му газ через него не идет.

Измеряя давление газа, для д

0,68 м, д"=0,367, 9 =0,245, по формуле (1 ) находят требуемый расход газа, при котором достигается скорость витания для всех крупных предметов.

Полученную цифру сравнивают с фак тическим расходом и, если она выше, то включают еще параллельно группу

НУ на прерыдущей КС (KC-Z) и последующей КС (KC-4 ).

Очистку ТТ можно производить беэ фильтрации и с фильтрацией, причем фильтр можно устанавливать в различных местах. Рассмотрим примеры выполнения способа очистки технологических трубопроводов КС.

Пример 1. Очистка технологических трубопроводов без фильтра- ции газа. Весь объем газа направляют через технологический трубопровод 4, для чего закрывают кран Р3-4 на технологическом трубопроводе 5. Поток газа проходит последовательно через открытые краны Р 3 на Р 1-3 и.очищае от инородных предметов, которые выносятся по выкидному трубопроводу

6 через кран Р 8-A в магистральный газопровод 2. Очистив таким образом технологический трубопровод приступают к очистке технологического трубопровода 8. Для этого открывают краны Р 1-А, Р 1 на НУ Р 3 и закрывают кран Р 3 на НУ Р 2. Очистив технологический трубопровод 8, приступают к очистке технологического трубопровода 5. Для этого открывают кран Р 3-A и закрывают кран Р 1-A (@pa Р 2-A закрыт). Поток газа проходит через открытые краны Р 3 на НУ Р 4, 5 и по выкидному трубопроводу 7, открытый кран Р 8-Б посту пает с инородными предметами в магистральный газопровод 2.

Пример 2 ° Очистка технологических трубопроводов с фильтрацией газа на защитной решетке, С целью предупреждения попадания крупных инородных предметов в магист ральный газопровод газ предложено фильтровать на защитной решетке,которую устанавливают во всасывающем трубопроводе после люк-лаза 9 перед каждой НУ. В отличие от примера .1 при очистке каждого технологического трубопровода поток газа через открытые краны Р 1, Р 2 (кран Р 3;. закрыт) направляют через корпус НУ. При этом предметы, переносимые потоком, задерживаются на защитной решетке, а отфильтрованный газ подают в магистральный газопровод 2. Эту операцию повторяют по очереди на каждом НУ.

Пример 3. Очистка техноло» гических трубопроводов с фильтрацией

f àñ÷åòoì определяют Я я сч 36,8 млн

60 M /сут. Поскольку ©y

Последовательность проведения работ по очистке описана выше (при5 мер 13.

1033241

Ф

В случае производства фильтрации газа ((пример 2 и 3 )из-эа возрастания гидравлического сопротивления производительность газопровода снижается, что, в свою очередь, приводит к снижению давления газа на КС-3. Полагают,5 ато и,в этом случае расход газа череэ один ТТ значительно больше номинальной производительности Ну Н-3001,23: (Й =19 млн.м /сут

Применение данного способа позволяет снизить затраты энергии и повысить качество очистки.

1033241

1033241

1033241

1033241

ИЯ 7

Ср аФ Рур РФ РЯ7 4Ю а7Ф юл d4 фир Ф

Составитель У.Рафиажанова

Редактор Л.Повхан Техред B.далекорей Корректор A. Повх

Заказ 5512/12 Тираж 591 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4