Состояние оборудования компрессорных станций

На 263 компрессорных станциях ОАО "Газпром", по состоянию на 2005г., эксплуатируются 4070 ГПА различных типов. Общая мощность ГПА, установленных в 706 компрессорных цехах составляет 44 млн. кВт, в том числе, на линейных КС – 39,4 млн. кВт, на дожимных КС – 3,6 млн. кВт, на КС подземных хранилищ газа – около 1 млн. кВт.

Значительная часть оборудования МГ отработала срок, существенно превышающий запланированный моторесурс. Показатели газотранспортной системы ОАО "Газпром" характеризуют ухудшение ее технического состояния.

Износ основных фондов газотранспортной системы составляет 52 %.

Более 16 (16,2-17,9) % магистральных газопроводов ОАО "Газпром", из соображений безопасности, работает на пониженных давлениях.

Доля ГПА, выработавших технический ресурс, составляет 23 %.

Доля ГПА, требующих замены, - не менее 15 %.

Снижение производственной мощности (производительности) газотранспортной системы, по сравнению с проектной, - около 10 %.

Структура парка такова, что наибольший вес в структуре парка ГПА (по типу привода) имеют газотурбинные ГПА – около 74,5 %, из которых около 65 % выполнены на базе стационарных газотурбинных установок ГТУ и около 35 % - на базе авиационных и судовых ГТУ (табл. 2.1).

Таблица 2.1 – Показатели компрессорного парка ОАО "Газпром" на начало 2005 г.

Тип привода	Установленная мощность, млн. кВт (%)	Число ГПА, (%)
Газотурбинный	36,6 (85,3)	3031 (74,5)
Электрический	6,0 (14,1)	746 (18,3)
Поршневой	0,3 (0,6)	293 (7,2)
Всего	42,9 (100)	4070 (100)

Электроприводные газоперекачивающие агрегаты (ЭГПА) составляют около 18,3 %, а газомотокомпрессоры (ГМК) – около 7,2 % общего числа агрегатов ОАО "Газпром".

По установленной мощности преобладание газотурбинного привода еще более существенно: газотурбинные ГПА составляют 83,5 %, электроприводные – 14,1 %, газомотокомпрессоры – 0,6 % общей мощности парка ГПА.

Наибольшее распространение получили газотурбинные агрегаты, которые могут эффективно работать как в удаленных районах, так и в районах со сложными климатическими условиями. Электроприводные агрегаты применяются в районах крупных энергосистем с относительно дешевой энергией. Однако, в связи с резким повышением цен на электроэнергию и снижением надежности электроснабжения промышленных объектов, отношение к электроприводу изменилось: газотурбинный привод в настоящее время экономически выгоднее. Значительно меньше используются поршневые агрегаты, – преимущественно на подземных газохранилищах.

Для транспорта природного газа на магистральных газопроводах используются центробежные нагнетатели с большими производительностями, обладающие отличными технологическими качествами. В настоящее время на кс оао "Газпром" эксплуатируются различные ГТУ с паспортным КПД от 23 до 36,5 %. Значение КПД на валу нагнетателя ГПА с газотурбинным приводом значительно зависит от мощности (табл. 2.2).

Среднее паспортное значение КПД ГПА составляет 27,5 %. Это невысокий КПД: современный уровень 32…37 %. В действительности он еще ниже, т. к. значительная часть газотурбинного парка физически и морально устарела.

Из – за большой наработки происходит износ проточной части, и осевой компрессор не создает необходимого давления воздуха. Также большие потери воздуха происходят в пластинчатых рекуператорах, ресурс которых в два раза меньше ресурса ГТУ и составляет 50 тыс. часов. В результате характеристики ГПА существенно изменяются:

- мощность турбоагрегата становится ниже номинала на 10 – 20 %;

- расход топлива на 20 – 35 % выше уровня современных образцов;

- КПД, вследствие физического износа агрегатов, снижается до 21–22%.

Таблица 2.2 - Приведенные КПД различных типов ГПА (%)

Мощность ГПА, МВт	Электроприводные ГПА	Авиационные ГПА	Промышленные ГПА	ГТУ с регенерацией теплоты
2…4	30…32	26…30	26…27,5	-
4…8	30…32	31…34	28…33	32…34,5
10…12,5	30…32	29…33,5	29…34	32…35
16…25	30…32	34…39	32…35	34,5…36,5

Все это приводит не только к перерасходу ТЭР, но и повышенным выбросам вредных веществ с выхлопными газами. Около 25 % КС являются неблагополучными по показателям эмиссии оксидов азота и шума;

- устаревшие системы не позволяют внедрить дистанционное управление;

- ремонтные затраты достигают 5 – 10 % от стоимости ГПА.

На диаграмме рис. 2.4 отчетливо виден процесс старения оборудования газотурбинного парка. Еще недавно наработку более 100 тыс. часов, имели 23,4 % ГТУ, находящихся в эксплуатации. В 2005 г. эта цифра увеличилась до 28,8 %. Фактически, более 1/4 установленного оборудования выработала свой срок.

Рисунок 2.4 – Возрастная структура газотурбинного парка (% от установленного количества ГТУ на конец года)

Основу парка ГПА ОАО "Газпром" составляют агрегаты, отработавшие весьма большой срок. Из диаграммы видно, что 55,4 % ГПА с газотурбинным приводом имеет наработку более 70 тыс. часов. Увеличилось процентное соотношение очень старых машин. Наработку свыше 130 тыс. часов имеет 9,9 % ГТУ. Это почти 1/10 часть парка. При этом нельзя не отметить, что в эксплуатации находятся агрегаты, установленные на КС еще в 60–е годы, со сроком службы, намного превышающим 30 лет, с очень низкими параметрами эксплуатации. Это агрегаты типа ГТ-700-5 и ГТК-5, попавшие в число 5,4 %. КПД у старых агрегатов весьма низкий. Например, анализ показателей ГПА ГТ-700-5 показывает, что их фактическая мощность составляет в среднем 3,3 МВт, а КПД на уровне 15-18 %, что приводит к перерасходу топливного газа на величину порядка 12-14 млн. м³ газа в год.

Таблица 2.3 – Типы и основные характеристики ГПА с газотурбинным приводом

Тип ГПА	Единичная мощность, МВт	КПД, %	Число ГПА	Тип ЦБН
"Центавр"	2,62/3,9		20/10	С-168Н, С-304
ГТ-700-5	4,25			280-12-4
ГТК-5	4,4			280-12-1
ГТ-750-6	6/6,5		99/5	370-14-1
ГТ-6-750				Н-300-1,23
ГТН-6				Н-300-1,23
ГПА-Ц-6,3	6,3			Н-196-1,45 и др.
ГТК-10				370-18-1
ГТК-10И				Купер-Бессемер
ГПУ-10				370-18-1
ГТНР-10				520-12-1
ДЖ-59				520-12-1
"Коберра"-182	11,9/12,9		19/14	2ВВ-30
ГТНР-12,5	12,5			520-12-1
ГТК-16				Н-800-1,25
ГТН-16				Н-800-1,25
ГП-Ц-16				Ц-16/76-1,45
ГПУ-16, ГПА-16			58/19	650-12-1
ДГ-90				820-21-1
ГТН-25				650-21-1
ГПА-Ц-25				2Н-25-76-1,35
ГТК-25И				РС-804-2

Из табл. 2.3 видно, что в цехах компрессорных станций все еще эксплуатируются газотурбинные установки старых образцов: ГТ–750–6 (99 ед.), ГТК–10 (742 ед.), ГПА–Ц–6,3 (440 ед.) и др., которые подлежат замене современными машинами нового поколения с относительно высоким КПД.

Низкие параметры имеют агрегаты ГТ-750-6, мощность которых, после наработки 80…90 тыс. часов снизилась до уровня 5…5,5 МВт. С 1968 – 1970 гг. эксплуатируются агрегаты типа ГТК 10, КПД которых в настоящее время практически не превышает 22…23 %, и замена которых в настоящее время представляет собой проблему, т.к. численность их велика, 742 ед.

Характеристики электроприводных агрегатов (ЭГПА) и газомотокомпрессоров (ГМК) представлены в табл. 2.4 и 2.5.

Таблица 2.4 – Типы и основные характеристики электроприводных ГПА

Тип агрегата	Мощность, МВт	Число агрегатов	Суммарная мощность, МВт
АЗ-4500	4,5
СТМ-4000, СТД-4000
СТД-12,5	12,5
СДГ-12,5	12,5
ЭГПА-25
ЭГПА-Ц-6,3	6,3
ЭГПА-Ц-6,3К	6,3		56,7

Таблица 2.5 – Типы и основные характеристики газомотокомпрессоров

Тип агрегата	Мощность, МВт	КПД, %	Число агрегатов	Суммарная мощность, МВт
Купер-Бессемер	0,736			13,2
10ГК, 10ГМК	0,736
10ГКН/10ГКНА	1,100/1,178		183/4
МК-8	2,060			76,2
ДР-12	5,500	36,5		79,5
МК-8М	2,200			8,8

Старение оборудования является причиной того, что основные показатели надежности не отвечают принятым в отрасли нормативам:

- по наработке на отказ (при нормативе 3500 час.) не удовлетворяют требованиям ГОСТ более 55 % типов газотурбинных ГПА;

- по коэффициенту готовности, который является показателем надежности, характеризующим вероятность того, что объект будет работоспособен в любой произвольно выбранный момент времени межремонтного периода (норматив 0,98), - не соответствуют требованиям ГОСТ более 75 % газотурбинных агрегатов;

- по коэффициенту технического использования, который должен быть не менее 0,91 – 0,94, не соответствует абсолютное большинство эксплуатируемых типов ГПА.

Вследствие этого компрессорные станции с каждым годом становятся все более "опасным" объектом, требующим повышенного внимания. Их эксплуатация характеризовалась в последние годы ростом числа отказов (рис. 2.3), и прежде всего, на так называемой "высокой стороне" КС.