Развитие передвижных компрессорных станций.

Перспективы и проблемы развития передвижных компрессорных станций

   Уральский компрессорный завод — одно из старейших предприятий отрасли с более чем 75-летней историей. Предприятие выпускает широкий ряд стационарных и мобильных компрессорных установок и широкую номенклатуру криогенного оборудования. Одним из ключевых направлений развития предприятия является разработка и изготовление передвижных компрессорных станций для нужд нефтегазового комплекса России и стран СНГ.

   В настоящее время линейка передвижных компрессор­ных станций, производимых предприятием, представлена такими изделиями как ПКС 8/101, ПКС 16/101, ПКСА 5/101, ПКСА 9/200, УКС-400ПВ. Рыночная конъюнктура требует глубокой модернизации выпускаемых компрессорных станций и освоения в производстве агрегатов с более высокими конечным давлением и производительностью. Особое внимание руководство завода уделяет развитию направления проектирования и изготовления передвижных компрессор­ных станций по индивидуальным требованиям потребителей. Это позволяет предоставить клиенту продукцию, соответствующую его ожиданиям и вложенным средствам.

   В процессе проектирования новых и модернизации существующих передвижных компрессорных станций инженерам завода приходится решать множество технически сложных проблем, ключевыми из которых являются:
   1. Обеспечение возможности монтажа компрессорного оборудования с требуемыми параметрами на транспортной технике с соблюдением требований ГИБДД по габаритам и нагрузкам на дорожное полотно. Эта задача является одной из приоритетных и наиважнейших в начале проектирования станции. Уже на этапе технического проекта необходимо четко понимать и сообщать потенциальному потребителю о возможных последствиях выполнения чрезмерно жестких требований по удельной производительности и давлению нагнетания станции. Практика разработки технических проектов показывает, что в российских условиях снаряженная масса мобильной компрессорной установки не должна превышать 35 т и быть в пределах 20...22 т при движении станции по грунтам с низкой несущей способностью.
   2. Повышение эффективности теплообменного оборудования с целью обеспечения максимальной компактности систем охлаждения. С ростом конечного давления нагнетания компрессорной станции и ее производительности возрастают габариты и масса теплообменного оборудования. Сейчас наиболее эффективным типом теплообменных аппаратов являются алюминиевые пластинчато-ребристые теплообменники, однако их применение до недавнего времени было ограничено давлением рабочей среды на входе в теплообменник 3,0...4,0 МПа. Известно, что техническими службами ведущих иностранных компаний, занимающихся разработкой и изготовлением данного типа теплообменников (Linde, Chart Energy и др.) разработан пакет мер по достижению давления рабочей среды на входе в теплообменник до 15,0 МПа. При условии применения в конструкции теплообменника дополнительных элементов из высокопрочных сталей порог максимально допустимого давления рабочей среды повышается до 25,0 МПа. До недавнего времени в России прецедентов изготовления подобных теплообменников не было, однако за последние годы появился целый ряд внедренных решений — алюминиевых пластинчато-ребристых теплообменников высокого давления.

   Сейчас отечественные компании имеют возможность обеспечить минимально возможные габариты межступенчатого и конечного теплообменного оборудования за счет внедрения разработанных теплообменников, рассчитанных на давление рабочей среды вплоть до 7,5 МПа. На практике пределом применения таких теплообменников является порог в 10,0... 12,0 МПа, превышение которого сдерживается в первую очередь экономическими соображениями при изготовлении стационарной и мобильной техники. Для более высоких давлений нагнетания наиболее целесообразным является применение трубчато-ребристых теплообменных аппаратов на основе биметаллических оребренных труб. На основании опыта проектирования передвижных компрессорных станций можно утверждать, что в составе системы охлаждения в качестве межступенчатых и конечных охладителей рабочей среды необходимо максимально широко применять пластинчато-ребристые и трубчато-ребристые теплообменники как наиболее эффективные по удельной мощности.

   3. Уменьшение времени выхода установки на рабочий режим требуется главным образом для сокращения срока выполнения технологической операции потребителем. Одним из ключевых путей сокращения времени выхода станции на рабочий режим является обеспечение быстрого пуска станции в условиях низких температур. Применение современных теплоизолирующих материалов с низкой теплопроводностью позволяет достаточно длительное время сохранять возможность быстрого запуска машины даже в условиях стремительного понижения температуры окружающего воздуха. Максимально возможная защита станции от промерзания не является единственным методом обеспечения легкого пуска. Для достижения оптимального времени предпускового разогрева, составляющего, по мнению большинства потребителей, не более 1,5 часов, необходим целый комплекс оборудования по разогреву масел, охлаждающих жидкостей и наиболее важных элементов трубопроводной обвязки. Дополнительный вклад в сокращение времени выхода установки на рабочий режим вносит простота управления, легкость доступа к основным узлам и агрегатам, применение специальных эксплуатационных материалов и целый ряд конструктивных особенностей энергетического оборудования (приводного двигателя, компрессора, гидравлической системы и т.д.), входящего в состав станции. Уже в самом начале проектирования учет особенностей холодного запуска, допустимого времени работы на холостом ходу, скорости нарастания конечного давления станции помогут избежать нежелательных сложностей с проектированием основных систем;

   Основываясь на ряде проведенных НИОКР, можно утверждать, что имеется некая определенная граница параметров компрессорной станции, по достижении которой становится экономически и технически нецелесообразным получение требуемых параметров на одной транспортной единице. При современном уровне развития техники, по мнению специалистов предприятия, данная граница находится в диапазоне производительно сти 60...80 нм3/мин. Предельное необходимое значение давления нагнетания компрессорных станций сейчас ограничивается величиной 25,0...30,0 МПа. Эпизодические потребности в компрессорных станциях с большей производительностью или большим давлением с экономической точки зрения выгоднее решать стационарными машинами блок-контейнерного исполнения.
   Представляя собой совокупность различных систем, компрессорная станция должна обладать требуемой надежностью, т.е. обеспечивать максимально длительное время безаварийной работы и требуемый ресурс. При проведении НИОКР по созданию станций по индивидуальным заявкам надежность установки как сложного энергонасыщенного технологического комплекса выходит на первое место.
   Известно, что с увеличением количества различного оборудования возрастает вероятность и интенсивность выхода из строя. Исходя из опыта эксплуатации и изготовления передвижных компрессорных станций, было отмечено, что чаще всего выходят из строя механизм газораспределения компрессора, система автоматики и сигнализации, гидравлическая система. Очевидно, что для решения вопросов надежности следует применять узлы и агрегаты, которые зарекомендовали себя наилучшим образом в составе транспортно-технологических комплексов, эксплуатирующихся в схожих условиях.

   В своей работе инженеры завода опираются на опыт и достижения ведущих мировых производителей и поставщиков оборудования Donaldson, Linde, Stromag, Cummins, Parker и многих других. При этом было отмечено, что даже при увеличении стоимости в случае использования узла иностранного производства ресурс этого элемента возрастал более чем в 2 раза. В ряде случаев импортная продукция, обеспечивающая более высокие эксплуатационные и технические характеристики, дешевле аналогичной отечественной или вообще не имеет отечественных аналогов. Однако имеется и отрицательная сторона использования высоконадежных импортных компонентов. В случае выхода из строя или поломки срок ожидания замены по гарантии или поставки аналогичного узла в подавляющем большинстве случаев чрезмерно длителен. Принимая во внимание имеющуюся практику и реалии эксплуатации и ремонта компрессорных станций, считаем, что необходимо обеспечивать некий баланс между количеством импортных и отечественных узлов и агрегатов. Объемная доля компонентов иностранного производства в составе установки не должна превышать 30...40%.

   Создание и модернизация передвижной компрессорной станции представляет собой кропотливый, длительный, трудоемкий и в ряде случаев наукоемкий процесс. Учет взаимного влияния различного оборудования, прогнозирование ресурса станции, выявление систем, требующих особого подхода к эксплуатации, и др. — все это представляет собой важнейшие проблемы создания передвижных компрессорных станций, часть которых сейчас уже решается, а некоторые еще только предстоит решить.

A.M. Петров, И.Г. Хисамеев — ОАО «Казанькомпрессормаш»
С.Г. Коханов, А.Г. Сафиуллин —
ЗАО «НИИтурбокомпрессор им. В.Б. Шнеппа»

.