Запорная арматура на КС

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Современная компрессорная станция (КС) - это сложное инженерное сооружение, обеспечивающее основные технологические процессы по подготовке и транспорту природного газа: очистку газа от пыли, его компримирование и охлаждение на выходе из КС.

В состав основного оборудования КС входит арматура технологических трубопроводов обвязки агрегатов. В общих словах арматура − это монтируемые на газопроводах, резервуарах, аппаратах и приборах различные приспособления и устройства.

К трубопроводной газовой арматуре в обобщенном варианте относят самые разнообразные устройства, предназначенные для управления потоками среды (жидкой, газообразной, газожидкостной и т. п.), транспортируемой по трубопроводу. С помощью арматуры включают и отключают подачу, указывают и регулируют уровни жидкостей, понижают, повышают давления или меняют направления газового или жидкостного потоков, производят автоматическое удаление газов и жидкостей.

К характерным особенностям работы запорной арматуры на магистральных газопроводах и КС относятся: высокое давление транспортируемого газа (до 7,5 МПа), относительно высокая температура газа на выходе КС (60-70°С), наличие в составе газа механических примесей и компонентов, вызывающих коррозию, эрозию металла и т.д.

В данной работе большее внимание уделено запорной трубопроводной арматуре, используемой на КС. В настоящий период времени на КС используется арматура как отечественного, так и импортного производства.  Поэтому в проекте рассмотрена арматура, произведенная в Российской Федерации, а также зарубежных фирм. В связи с ограниченным объемом курсового проекта большая часть зарубежных производителей только обозначена. Более подробно рассмотрены шаровые краны производства французских фирм «Со Дю Тарн», «Камерон».

Для более полного представления об использовании трубопроводной арматуры в технологическом процессе производства КС, в Приложении А приведена  технологическая схема пункта подготовки топливного, пускового и импульсного газа ДКС-3 ОГКМ.

 

 

 

 

 

1 НАЗНАЧЕНИЕ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБВЯЗКАХ КС

 

 

Вся запорная арматура технологических обвязок компрессорной станции имеет нумерацию согласно оперативной схеме КС, четкие указатели открытия и закрытия, указатели направления движения газа. Запорная арматура в обвязке КС подразделяется на 4 основные группы: общестанционная, режимная, агрегатная и охранная.

Общестанционные краны установлены на узлах подключения станции к магистральному газопроводу и служат для отключения КС от газопровода и стравливания газа из технологической обвязки станции.

Режимные краны обеспечивают возможность изменения схемы работы ГПА, выбор групп работающих агрегатов. Они характерны в основном для обвязок с неполнонапорными ЦБН.

Агрегатные краны относятся непосредственно к обвязке нагнетателя и обеспечивают его подключение к технологическим трубопроводам станции.

Охранные краны предназначены для автоматического отключения КС от магистрального газопровода в условиях возникновения каких-либо аварийных ситуаций на компрессорных станциях.

На магистральных газопроводах и КС применяется запорная арматура различного типа, но наибольшее распространение получили краны, задвижки и обратные клапаны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ОТЕЧЕСТВЕННАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА

 

 

2.1 Общие сведения об отечественной промышленной трубопроводной арматуре

 

 

Промышленная трубопроводная арматура определяется по ГОСТ 24856-81 («Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения») как «устройство, устанавливаемое на трубопроводе и емкости и обеспечивающее управление потоком рабочей среды путем изменения проходного сечения».

Промышленная трубопроводная арматура подразделяется на запорную арматуру, регулирующую арматуру, распределительно-смесительная арматуру предохранительная арматуру и др. в соответствии с ГОСТ 24856-81 (ИСО 6552-80.) «Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения».

Запорная арматура - «промышленная арматура, предназначенная для перекрытия потока рабочей среды».

Регулирующая арматура - «промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода».

Распределительно-смесительная арматура - «промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков».

Предохранительная арматура - «промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования от аварийных изменений параметров».

Обратная арматура - «промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды».

По типу присоединения к трубопроводу промышленная трубопроводная арматура подразделяется по ГОСТ 24856-81 на фланцевую, муфтовую, цапковую, штуцерную и арматуру под приварку.

 

 

 

 

 

 

2.1.1 Требования, предъявляемые к запорной арматуре

 

 

Магистральные газопроводы, на которых устанавливается запорная арматура, согласно СНиП 2.05.06-85 делятся в зависимости от рабочего давления на два класса: первый - при рабочем давлении от 2,5 до 10 МПа включительно; второй - при рабочем давлении от 1,2 до 2,5 МПа включительно.

К особенностям работы запорной арматуры на магистральных газопроводах относятся высокое давление газа, высокая температура газа на выходе (например, газоперекачивающего агрегата до 160° С), наличие в составе газа компонентов, вызывающих коррозию металла (углекислый газ, сероводород), наличие газового конденсата, метанола, диэтиленгликоля и механических примесей с максимальной величиной частицы до 1 мм. В связи с этим к запорной арматуре предъявляются следующие требования:

- запорная арматура  должна обеспечивать герметичное  отключение дефектного участка газопровода, сосуда или аппарата от технологических трубопроводов во избежание поступления к месту ремонтных работ газа, который может загореться, взорваться или вызвать отравление персонала;

- запорная арматура длительное время должна сохранять герметичность и 
работоспособность;

- запорная арматура должна обеспечивать минимальное гидравлическое 
сопротивление; большое число ее создает дополнительное сопротивление движению газа и ведет к расходу энергии на преодоление этого сопротивления;

- запорная арматура должна иметь хорошую герметичность относительно 
окружающей среды (в соединениях с трубопроводом, разъемах корпуса и через 
уплотнения полуосей затвора арматуры не должно быть утечек);

- конструкция запорной арматуры должна обеспечивать удобство ее обслуживания и ремонта, быстрое открытие и закрытие; при ручном управлении запорной арматурой усилия не должны превышать допустимых нормами величин;

- для обеспечения прохода очистных поршней разделительных шаров в период эксплуатации газопровода диаметр запорного устройства должен соответствовать диаметру трубопровода, к которому оно подсоединено.

 

 

2.1.2 Классификация запорной арматуры

 

 

Применяемая на магистральных газопроводах и КС запорная арматура различается по конструктивным особенностям, номинальному (условному) давлению, номинальному (условному) проходу, типу привода и ряду других признаков. Запорная арматура каждого вида состоит из трех основных элементов: запорного устройства, привода и системы управления.

Запорное устройство состоит из закрытого герметичного корпуса, внутри которого размещается запорный узел. Корпус обычно имеет два (иногда и более) присоединительных конца, которыми он плотно присоединяется к трубопроводу. Запорный узел предназначен для герметичного разделения трубопровода на части. Он состоит из седла и запорного органа, которые находятся в постоянном соприкосновении по уплотнительным поверхностям, и в закрытом состоянии герметично разделяют разобщенные части трубопровода.

Привод арматуры - это исполнительный механизм, перемещающий запорный орган внутри запорного узла относительно седла из закрытого положения в открытое и наоборот.

Система управления служит для подачи дистанционного или местного управляющего сигнала к исполнительному механизму (приводу) для установки запорного органа в открытое или закрытое положение.

 

 

2.1.3 Конструктивные особенности запорной арматуры

 

 

Конструктивные особенности запорной арматуры определяются направлением перемещения запорного органа относительно седла. Различают следующие типы запорной арматуры согласно ГОСТ 24856-81 «Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения».

Задвижка - «промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган перемещается возвратно-поступательно перпендикулярно оси потока рабочей среды». Задвижки характеризуются небольшим гидравлическим сопротивлением и незначительным коэффициентом трения, который может быть снижен еще более с помощью различных смазок. Смазка не только уменьшает коэффициент трения, а, следовательно, и требуемые усилия для открытия (закрытия) арматуры, но и герметизирует затвор.

Кран - «промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган имеет форму тела вращения или части его, который проворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной к направлению потока рабочей среды». Характерная особенность запорного устройства этого вида — постоянный контакт запорного органа с седлом. Это обусловливает относительно высокий коэффициент трения, который можно снизить с помощью уплотнительных смазок. К этой арматуре относятся шаровые краны, цилиндрические краны, конусные краны, распределительные краны.

Клапан (или по вышеуказанному стандарту недопустимый к применению термин «вентиль») - это «промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока рабочей среды». Клапаны имеют незначительный коэффициент трения и требуют приводов небольшой мощности, однако изменение направления потока создает в них повышенное гидравлическое сопротивление. К ним относится запорный клапан - «клапан, предназначенный для перекрытия потока среды»;

Обратный клапан - «клапан, предназначенный для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды».

Затвор - «промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган поворачивается вокруг оси, не являющейся его собственной осью». Запорные устройства этого вида широко применяют в обратных затворах, которые недопустимо, называются термином «обратный клапан» (ГОСТ 24856-81).

Обратный затвор - «затвор, предназначенный для предотвращения обратного потока рабочей среды».

К основным параметрам запорной арматуры относятся: номинальный (условный) проход DN, номинальное (условное) давление PN (МПа), температура рабочей среды К (°С), тип присоединения к трубопроводу, масса (кг).

 

 

2.1.4 Номинальный размер (условный проход) арматуры

 

 

Номинальный размер (условный проход) - один из параметров запорной арматуры (ГОСТ 28338-89 «Соединения трубопроводов и арматуры. Проходы условные (размеры номинальные). Ряды»). Под номинальным размером (условным проходом) понимают параметр, применяемый в трубопроводных системах в качестве характеристики соединений трубопроводов, фитингов и арматуры. Номинальный размер (условный проход) не имеет единицы измерения и приблизительно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, измеренному в миллиметрах, а в запорной арматуре - внутреннему диаметру присоединяемых концов.

Номинальный размер (условный проход) указывается с помощью обозначения DN и числового значения, выбранного из ряда, указанного в ГОСТ 28338-89, например, номинальный размер (условный проход) 200 обозначается: DN 200.

В арматуре и соединениях трубопроводов, производство которых освоено до введения в действие стандарта ГОСТ 28338-89 (дата введения 01.01.91), допускается применять обозначение условного прохода (номинального размера) Dy.

Условный проход обозначается Dy. Например, условный проход 100 мм выражается как Dy 100 .

 «Проходная  арматура» (ГОСТ 24856-81) - «промышленная трубопроводная арматура, в которой рабочая среда не изменяет направление своего движения на выходе по сравнению с направлением ее на входе».

По форме и сечению проходного канала трубопроводную арматуру можно разделить на две группы: с полностью и частично открывающимися каналами.

«Полнопроходной арматурой» называется «проходная арматура (ГОСТ 24856-81), у которой площадь сечения затвора равна или больше площади входного патрубка». Она характеризуется очень незначительным гидравлическим сопротивлением и обусловливает минимальную турбулентность потока. Полнопроходными выпускаются клиновые и параллельные задвижки, большинство шаровых и некоторые модели конусных кранов.

 

 

2.1.5 Давление номинальное (условное)

 

 

Другим основным параметром соединений трубопроводов и арматуры является номинальное (условное) давление PN.

Давление номинальное (условное) устанавливается по ГОСТ 356-80 «Арматура и детали трубопроводов. Давления условные, пробные и рабочие. Ряды» и по ГОСТ 26349-84. «Давления номинальные (условные). Ряды».