Газоснабжение без перерывов

В последние годы концепция бесперебойной подачи газа потребителю приобрела особую актуальность. Это связано, во-первых, со значительными Финансовыми, временными и трудовыми затратами при поставарийных пусках газа, а во-вторых, с повышением требований к газоснабжению промышленных предприятий, технологические процессы которых предполагают бесперебойную подачу топлива.

Развитие данной концепции наглядно иллюстрируется с помощью современной нормативной документации. Так, первым шагом в этом направлении можно считать п. 44 Технического регламента «О безопасности сетей газораспределения и газопотребления» (принят 29 октября 2010 года)[7], в котором говорится о запрете в пунктах редуцирования газа (ПРГ) всех видов обводной линии (байпаса), так как осуществлять полноценную и безопасную подачу газа потребителю по байпасу невозможно. Дальнейшим развитием концепции бесперебойной подачи газа можно считать актуализированную редакцию СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы - СП 62.13330.2011 от 2011 года [4], в котором есть упоминание о регуляторе-мониторе в качестве средства защиты от повышения давления. Там же упоминается о бесперебойной подаче газа с применением резервной линии редуцирования, а также о возможности автоматического переключения на резервную линию редуцирования при неисправности основной.

Таким образом, а нормативной документации виден переход от запрета байпаса к использованию резервной линии редуцирования для обеспечения бесперебойной подачи газа, однако функции регулятора-монитора и требования к его характеристикам по-прежнему остаются не полностью раскрытыми.

Следующим шагом по формированию нормативной основы для создания ПРГ, осуществляющих бесперебойную подачу газа, становится ГОСТ Р 54960-2012, вступивший в силу в 2012 году [5]. В данном ГОСТ Р п. 4.1.9, как и в СП 62.13330.2011, говорится о резервной линяя редуцирования. Однако ГОСТ Р 54960-2012 уже относит регулятор-монитор к редукционной арматуре, тем самым впервые в нормативной практике описывая функции этого устройства.

В настоящий момент в открытом доступе имеется еще один нормативный документ, который вступит в силу в ближайшее время, - проект ГОСТ Р «Системы газораспределительные. Пункты редуцирования газа. Функциональные требования» [6].

В нем появляется такая норма, как обеспечение бесперебойной подачи газа путем включения в работу резервной линии редуцирования без вмешательства персонала, что достигается настройкой регулятора резервной линии на значение ниже выходнoго давления рабочей линии.

Помимо того, п. 8.3.4 проекта ГОСТ гласит: «Регуляторы-мониторы следует применять в ПРГ, подающих газ на объекты, не допускающие перерыва в газоснабжении (ТЭС и аналогичные объекты, предприятия непрерывного цикла, головные ПРГ поселений)».

Подробно прописаны также технические и конструкционные требования к регулятору-монитору.

Как итог: эволюция нормативно-технической документации обеспечила достаточно обширную базу, позволяющую реализовывать проекты по бесперебойной подаче газа потребителю.

Каким же образом достигается бесперебойность? В основном за счет различных вариантов компоновки узла редуцирования ПРГ:

  • запорная арматура, регулятор-монитор, регулятор давления, запорная арматура, предохранительный клапан (ПК)
  • запорная арматура, запорный отсечной клапан (ЗОК), регулятор-монитор, регулятор давления, запорная арматура, ПК
  • запорная арматура, ЗОК, регулятор-монитор, регулятор давления, запорная арматура
  • запорная арматура, регулятор, управляемая запорная арматура, запорная арматура, ПК

Рассмотрим основные компоновочные схемы. На Схеме №1 представлен самый простой пример использования регулятора-монитора. Суть подобной схемы — это замена ЗОК в традиционной компоновке ПРГ на регулятор-монитор, включающийся в работу в случае выхода из строя основного регулятора давления.

Схема №1

cхема №1

Схема с использованием регулятора-монитора уже достаточно давно известна и описана в литературе², но отсутствие ЗОК раньше было законодательно запрещено (п. 6.5.1 СНиП 42-01-2002 [1]). Принцип ее заключается в том, что на линии редуцирования последовательно устанавливаются два регулятора. В штатном режиме работает основной, а располагаемый перед ним регулятор-монитор находится в режиме слежения и при этом полностью открыт: имея такую же пропускную способность, регулятор-монитор настраивается на несколько большее выходное давление, нежели основной регулятор. В данной компоновке основной регулятор следует выбирать нормально открытого типа, а регулятор-монитор нормально за-крытого типа. В случае выхода из строя основного регулятора давление в выходном коллекторе начинает расти, и при достижении давления настройки регулятора-монитора он включается в работу, тем самым обеспечивая бесперебойное газоснабжение. В схеме №1 реализована двухступенчатая защита потребителя только от аварийного повышения давления. Минус данной схемы - отсутствие защиты потребителя от падения давления в сетях, поэтому она может быть применена лишь в том случае, если за ПРГ установлен еще один понижающий пункт, оснащенный ЗОК.

Для обеспечения трехступенчатой защиты потребителя как от повышения, так и от понижения давления применяется Схема №2 . Основное отличие от схемы 1 - включение в ее состав ЗОК. Здесь уже имеется защита как от повышения давления, так и от его понижения, что является главным ее достоинством. Основными же недостатками данной схемы можно считать повышенные требование к точности регулирования РД и возможность переключения подачи газа с основной линии на резервную только вручную.

Схема №2

cхема №2

В случаях, когда трехступенчатая защита не требуется, но при этом необходимо обеспечить защиту от понижения давления, применяется схеме №3 , которая в своем составе не имеет ПК. Это допускает п. 8.3.6 проекте ГОСТ Р «ПРГ. Функциональные требования». Данный вариант менее требователен к регуляторам давления, а именно к их точности регулирования, так как диапазон настройки не ограничен порогом срабатывания ПК. Ей присущи те же достоинства и недостатки, что и схеме №2 .

Схема №3

cхема №3

Актуальная нормативная документация рекомендует применять в ПРГ не менее двух линий редуцирования (основную и резервную), а представленные выше схемы представляют собой лишь варианты одной линии редуцирования. Таким образом, функциональная схема ПРГ будет иметь вид, представленный на схеме №4. Схема №4 - один из вариантов функциональной схемы ПРГ с применением регулятора-монитора. В схемах с регулятором-монитором одним из основных требований является повышенная точность регулирования. Учитывая этот факт, в схеме №4 (без ПК) возможна реализация п. 8.2.9 проекта ГОСТ «Системы газораспределительные. Пункты редуцирования газа. Функциональные требования», а именно настройка основного регулятора и регулятора резервной линии для автоматического перехода работы ПРГ с основной линии редуцирования на резервную. Таким образом, для схемы №4 получается следующий алгоритм на стройки регуляторов давления: регулятор давления 1 настраивается на номинальное выходное давление Рнорм, регуляторы-мониторы 3 настраиваются на давление Рнорм,+ ɑ, где ɑ - коэффициент, учитывающий суммарную погрешность регулятора, и регуляторы-мониторы на Рнорм+ 5%. Регулятор резервной линии редуцирования 2 настраивается на давление Рнорм- ɑ. Таким образом, получается: при штатном режиме работы ПРГ редуцирование газа осуществляет регулятор давления 1 регуляторы-мониторы полностью открыты (настройка Рнорм+ ɑ), а регулятор резервной линии редуцирования полностью закрыт(настройка Р- ɑ). При такой настройке регуляторов осуществляется четырехкратная за щита от повышения давления, а также защита по понижению давления, при этом защита по повышению давления осуществляется без прекращения подачи газа потребителю.

Схема №4

cхема №4

Современная нормативная база в совокупности с доступными к применению техническими устройствами уже сейчас позволяет использовать широкий спектр решений в области обеспечения бесперебойной подачи газа потребителю

Схема №5 является одним из наиболее перспективных вариантов ПРГ с управляемой запорной арматурой. В качестве таковой используются быстродействующие клапаны. В отличие от традиционной схемы, здесь ЗОК вовсе не обязателен, так как его функции выполняет быстродействующий клапан. Помимо того, быстродействующий клапан в аварийной ситуации также осуществляет автоматическое переключение (без участия обслуживающего персонала) с основной линии редуцирования на резервную. По сравнению с ЗОК он имеет иной принцип работы: вместо механического (пневматического) управления управление электрическое, а точнее, электронное.

Схема №5

cхема №5

В данном варианте обязательное условие - наличие в составе ПРГ системы телеметрии. Принцип работы схемы 5 заключается в следующем: быстродействующими клапанами управляет контроллер системы телеметрии с датчиками давления. При этом, как говорилось выше, переход с основной на резервную линию редуцирования происходит в автоматическом режиме. В штатном же режиме запорная арматура на основной и резервной линии находится в открытом положении, быстродействующий клапан на основной линии редуцирования открыт, а на резервной - закрыт; регулирование давления выполняет регулятор основной линии. В случае выхода из строя регулятора давления он либо закрывается полностью, и на выходе давление падает, либо перестает редуцировать, и на выходе происходит резкий рост давления. Данные изменения давления фиксирует датчик 6, который передает информацию об этом на комплекс телеметрии. Он, в свою очередь, при достижении заданных параметров давления дает команды на закрытие клапана основной линии редуцирования и открытие клапана резервной линии, тем самым обеспечивая бесперебойную подачу газа потребителю. Плюсы данной схемы: отсутствие каких-либо требований к типу и характеристикам регуляторов, возможность задействования линий редуцирования для работы в параллели., автоматический переход с одной линии на другую. Основной минус - обязательное наличие управляющего контроллера и зависимость от внешнего источника электроснабжения. Однако, поскольку имеется устойчивая тенденция оснащать системами телеметрии практически все ПРГ на объектах, нуждающихся в бесперебойной подаче газа, данный недостаток не оказывает влияния на надежность системы, так как он существует вне зависимости от выбранной схемы компоновки изделия.

Основные сравнительные характеристики различных схем приведены в таблице.

  Схема №1 Схема №2 Схема №3 Схема №4 Схема №5
Характеристики Основной регулятор + монитор + ПК Основной регулятор + монитор + ЗОК + ПК Основной регулятор + монитор + ЗОК Основной регулятор + монитор + ЗОК при настройке основной и резервной линии на разное выходное давление Основной регулятор + быстродействующий клапан + ПК (ЗОК дополнительно)
Количество ступеней защиты 2 3 2 5 4 (5)
Обеспечение бесперебойной подачи газа Да Да Да Да Да
Защита от повышения выходного давления Да Да Да Да Да
Защита от понижения выходного давления Нет Да Да Да Да
Тип основного регулятора давления Нормально открытый Нормально открытый Нормально открытый Нормально открытый Любой
Тип регулятора-монитора Нормально закрытый Нормально закрытый Нормально закрытый Нормально закрытый -
Требования к повышенной точности регулирования РД и монитора Да Да Да Да Не требуется
Механизм управления системой: Пневматический Пневматический Пневматический Пневматический Пневмоэлектрический
Зависимость от внешних источников энергоснабжения Нет Нет Нет Нет Да
Возможность дистанционного управления Нет Нет Нет Нет Да
Возможность переключения между линиями редуцирования Ручное Ручное Ручное Автоматическое за счет настройки выходного давления Автоматическое с помощью контроллера
Возможность работы линий редуцирования «в параллели» для увеличения пропускной способности ГРП Нет Нет Нет Да Да

Таким образом, современная нормативная база в совокупности с доступными к применению техническими устройствами уже сейчас позволяет использовать широкий спектр решений в области обеспечения бесперебойной подачи газа потребителю, и мы надеемся на активное развитие данного направления в газораспределении в ближайшей перспективе.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИНТЕТИЧЕСКОГО НАТУРАЛЬНОГО ГАЗА В КАЧЕСТВЕ РЕЗЕРВНОГО ТОПЛИВА

Однако применение перспективных компоновочных схем не поможет при прекращении подачи газа высокого давления на ПРГ в случае аварии на подводящем газопроводе, для обеспечения бесперебойного газоснабжения не допускающих отключения категорий потребителей могут использоваться современные смесительные системы, генерирующие синтетический природный газ (SNG) путем смешения паровом фазы СУГ с воздухом в необходимой пропорции (рис. 7 ).

Рис. 7 Схема работы смесительной установки

схема работы смесительной установки

Синтетический природный газ (SNG) — топливо, полученное в результате смешения воздуха с каким-либо газом либо смесью газов, имеющее теплотворную способность, равную теплотворной способности метана. Смешение газа в системах SNG низкого давления обычно производится с использованием трубки Вентури. Паровая фаза СУГ высокого давления поступает через входной патрубок 1 (рис. 8 ) к соплу 6, проходя через которое создает разрежение, подтягивающее заходящий через воздушный сетчатый фильтр 3 атмосферный воздух. В диффузоре 7 происходит частичное смешение воздуха и паровой Фазы СУГ, далее образующаяся смесь (SNG) поступает через выходной патрубок 8 в ресивер-сепаратор, где происходит окончательное смешение воздуха с СУГ.

Рис. 8 Схема смесительного устройства

схема смесительного устройства

Смесительная система для производства SNG низкого давления может включать емкости для хранения запаса СУГ с системой заправки, насос или компрессор, испарительную установку, смесительную установку, ресивер (емкость для окончательного смешения), систему аварийного выключения, газоанализаторы и систему пожаротушения.

Рассмотрим работу моноблочной испарительно-смесительной системы, предназначенной для наружной установки - как для постоянной работы, так и в качестве системы обеспечения резервного питания (рис. 9 ). Она выпускается в нескольких исполнениях и рассчитывается на различные выходные давления SNG по техническим условиям заказчика.

Сначала система испаряет жидкую фазу сжиженного углеводородного газа (СУГ подается из резервуара), пропуская его через теплообменник, погруженный в нагретую водно-гликолевую смесь. Горелка с принудительной тягой поддерживает необходимую температуру водяной бани. После этого паровая фаза СУГ смешивается с воздухом с помощью трубки Вентури, как было описано выше, и поступает в ресивер, где происходит окончательное смешение. После ресивера синтетический природный газ попадает в выходной газопровод. Его теплотворные характеристики полностью соответствует природному газу, и при переключении с одного источника питания на другой газопотребляющее оборудование «не замечает» разницы.

В зависимости от нагрузки программируемый контроллер регулирует процессы нагрева и смешивания, поддерживая постоянное давление газовоздушной смеси в ресивере. Ресивер обязательно должен быть оснащен предохранительным клапаном, дренажным клапаном, манометром, клапанами для входа и выхода газовоздушной смеси.

Рис. 9 Схема смесительной установки

схема смесительной установки

Система безопасности состоит из пульта оператора, предохранителей и программного контроллера. Контролируются все необходимые для безаварийной работы параметры. Работа испарителя будет остановлена в случае превышения температуры водяной бани, перелива уровня жидкой фазы СУГ, недопустимо низкого уровня жидкости водяной бани, поломки горелки или при поступлении дополнительных сигналов тревоги. Кроме того, управляющие воздействия осуществляются в случае высокого или низкого давления газа перед газовой горелкой, высокого давления газовой смеси либо низкого давления паровой фазы. Также в систему безопасности входит электронный контроль пламени для гарантии бесперебойной и безопасной работы горелки. К дополнительным опциям относится программное обеспечение для удаленного мониторинга и управления.

В случае необходимости получения SNG высокого давления также используются смесительные системы, значительно более сложные, чем рассмотренная выше установка. Комплекс производства SNG высокого давления включает: емкости для хранения запаса СУГ заправочную систему, позволяющую разгружать автомашины с СУГ; насос или компрессор; испарительную установку: смесительную установку; ресивер-сепаратор: фильтр для СУГ; компрессор для подачи воздуха; воздушный фильтр: калориметр; факельную установку; систему газоанализаторов: систему пожаротушения: контрольную панель с автоматикой безопасности и системой автоматического отключения.

Рис. 10 Смесительная система для получения SNG давления и колориметр, контролирующий параметры получаемой смеси

смесительная система для получения sng давления и колориметр, контролирующий параметры получаемой смеси

В установке для получения SNG высокого давления (рис. 10 ) смешивают потоки воздуха и газа при давлении от 1,0 до 1,7 МПа. Воздух и газ подаются на установку каждый через свой входной патрубок и, проходя через регуляторы давления воздуха и газа, соответственно, оказываются в смесительной камере, откуда их откачивает компрессор. Для нормальной работы смесительной системы очень важно иметь равное и постоянное давление воздуха и газа после регуляторов, так как только в этом случае смесь будет иметь постоянный состав. Смесительная установка оснащена системой автоматического контроля необходимых технологических параметров с выводом информации на пульт дистанционного управления.

ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СМЕСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

При существующих российских реалиях: уровне газификации, высокой надежности газоснабжения, стоимости газа для промышленности и населения, перспективы использования SNG в России следует признать ограниченными. Также важным фактором, сдерживающим развитие SNG, является низкая цена многотопливных горелок для коммунально-бытовых и промышленных потребителей. Гораздо дешевле и проще в случае прекращения газоснабжения переключиться на альтернативное топливо (мазут или сжиженный газ) непосредственно на горелке, чем заниматься проектированием и установкой смесительной системы. Но иногда применение SNG в качестве резервного топлива оказывается не только экономически оправданным, но и одним из самых дешевых возможных технических решений.

В мире существует несколько основных групп потребителей смесительных систем, не все из которых характерны для нашей страны. Одну из них составляют производители биогаза. Эта группа применяет такие свойства смесительных систем, как возможность настройки теплотворной способности смеси до любой требуемой величины и регулирование ее производительности. Эти характеристики востребованы, в частности, на предприятиях по очистке сточных вод. Производство биогаза из канализационных вод имеет свои особенности. Во-первых, производительность биогазовых установок значительно меняется в течение суток, что обусловлено колебаниями наполнения канализационных вод фекалиями. Во-вторых - это невозможность хранения излишков биогаза: весь выработанный биогаз должен быть использован либо утилизирован. Смесительные системы работают несколько часов в сутки и применяются для демпфирования неравномерной выработки биогаза, добавляя в газораспределительную сеть необходимое количество синтетического газа.

Более реальным видится применение систем производства SNG в качестве источника дополнительного газоснабжения при пиковых нагрузках в условиях, когда за счет природного газа это сделать невозможно

Другая группа потенциальных потребителей - предприятия, вырабатывающие в результате технологических процессов газы с нестандартной (либо изменяющейся) теплотворной способностью. В таких случаях и проще, и дешевле поставить смесительную установку для производства SNG, чем разрабатывать специальные газогорелочные устройства для данных газов. Калориметры контролируют состав смеси и оказывают управляющее воздействие на угол поворота пистона смесительной камеры или на регуляторы давления (в установках высокого давления), тем самым внося изменения в процентное соотношение воздуха и паровой фазы СУГ.

К третьей группе можно отнести потребителей, использующих временную схему снабжения SNG в качестве топлива для негазифицированных сетевым газом поселений (пока не придет природный газ). Она широко применяется в США и работает следующим образом. Есть населенный пункт, который потенциально будет интересен поставщику в качестве потребителя природного газа. Для формирования структуры газопотребления муниципалитет строит внутрипоселковые сети, проводит газ в дома, а на входе в газопровод устанавливает систему смешения воздуха с паровой фазой СУГ. При увеличении числа потребителей выше некоторой критической отметки для газовой компании становится экономически целесообразно проложить межпоселковый газопровод и пустить в готовые распределительные сети природный газ. Смесительная установка после пуска газа отключается и остается в качестве резервного источника в случае прекращения газоснабжения. Кроме того, структура ценообразования на природный и сжиженный газ в США такова, что временами дешевле покупать СУГ, чем природный газ: таким образом, имея две независимые альтернативные системы, потребитель сам выбирает, какой вид топлива ему сегодня более выгоден.

Учитывая высокую значимость социальной составляющей при принятии решения о газификации регионов в России, а также неинвестиционный характер капиталовложений в строительство газопроводов при газификации населения, становится ясно, что подобная методика газификации в нашей стране, скорее всего, является делом будущего. Более реальным видится применение систем производства SNG в качестве источника дополнительного газоснабжения при пиковых нагрузках в условиях, когда за счет природного газа это сделать невозможно - к примеру, в удаленных населенных пунктах, расположенных на конечных участках протяженного тупикового газопровода, пропускная способность которого ограничена диаметром трубы.

При наступлении сильных морозов и резком увеличении расхода газа потребителями возникает необходимость либо повысить давление внутри газопровода, либо прокладывать дополнительный газопровод, что зачастую бывает как экономически нецелесообразно, так и технически невыполнимо. В таком случае в качестве резервного источника газоснабжения может выступать стационарная или мобильная смесительная установка, компенсирующая повышенное потребление газа. Мобильная установка представляет собой транспортируемый модуль полной заводской готовности, имеющий в своем составе все необходимое технологическое оборудование. Модуль подключается с одной стороны к парку хранения СУГ в жидкой фазе, с другой - к газораспределительной сети по постоянной или временной схемам.

К четвертой группе потребителей относятся непрерывные технологические производства, такие как стекольные и сталеплавильные заводы. Именно они являются главными покупателями мощных установок по производству SNG, поскольку применяемые для данных технологических процессов горелки обычно не позволяют использовать другой источник топлива, кроме природного газа, а остановка процесса чревата огромными затратами, может привести к полному прекращению производства и банкротству.

Заказать Газоснабжение без перерывов


На сайте можно оформить заявку, воспользовавшись формой обратной связи, или позвонив нам по телефонам: +7 (8452) 400-079, +7 (8452) 400-178. При формировании заказа по телефону, вы сможете не только уточнить цену, но и получить консультации по техническим характеристикам приборов.

Доставка
Завод «Газмашстрой» предлагает приобрести Газоснабжение без перерывов заводам и предприятиям России и стран СНГ. Доставка оборудования возможна по следующим городам: Абакан, Актобе, Алматы (Респ. КАЗАХСТАН), Ангарск, Архангельск, Астана(Респ.КАЗАХСТАН), Астрахань, Атырау, Ачинск, Барнаул, Березники, Бийск, Благовещенск, Братск, Великий Новгород, Великие Луки, Владивосток, Волгоград, Вологда, Воронеж, Горно-Алтайск, Екатеринбург, Златоуст, Иваново, Ижевск, Иркутск, Ишим, Йошкар-Ола, Казань, Канск, Калининград, Караганда, Киров, Кокшетау, Кемерово, Комсомольск-на-Амуре, Костанай, Краснодар, Красноярск, Куйбышев, Курган, Кызыл, Кызылорда, Кострома, Ленинск-Кузнецкий, Ленск ,Липецк, Магнитогорск, Мариинск, Междуреченск, Миасс, Мирный, Москва, Мурманск, Набережные Челны, Находка, Нерюнгри, Нижневартовск, Нижний Новгород, Нижний Тагил, Новокузнецк, Новороссийск, Новосибирск, Ноябрьск, Озерск, Омск, Оренбург, Орск, Павлодар(Респ.КАЗАХСТАН), Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск (Респ.КАЗАХСТАН) Прокопьевск, Псков, Ростов-на-Дону, Рубцовск, Рязань, Самара, Санкт-Петербург, Саратов, Саранск, Симферополь, Севастополь, Сковородино, Славгород, Ставрополь, Стерлитамак, Сургут,Талдыкорган (Респ.КАЗАХСТАН), Тараз, Тобольск, Тольятти, Томск, Тында, Тюмень, Улан-Удэ, Ульяновск, Усть-Илимск, Усть-Кут, Усть-Каменогорск(Респ.КАЗАХСТАН), Уфа, Хабаровск, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Чита, Шадринск, Шымкент, Южно-Сахалинск, г. ЮРГА, Ярославль, Якутск и другие города. Газоснабжение без перерывов доставляется во все города Республики Казахстан, Белоруссии, Туркменистана, Узбекистана, Азербайджана, Кыргызстана и других стран СНГ, при согласовании по телефону: +7 (8452) 400-178, +7 (8452) 400-079.

Для подбора и заказа оборудования, запроса разрешительных документов (сертификат качества, разрешение на применение, паспорт изделия, сертификат Газсерт, уточнения характеристик, уточнения сроков производства, запроса габаритной, функциональной схемы, паспорта на Газоснабжение без перерывов обращаться в отдел подбора оборудования: +7 (8452) 400-079, +7 (8452) 400-178*
Наши партнеры: