Пуск ГПА является самым ответственным этапом в организации эксплуатации компрессорной станции. Это связано с тем, что при пуске ГПА одновременно включаются в работу очень большое количество систем как самого агрегата, так и вспомогательных систем КС, от подготовки и правильной настройки которых зависит, насколько надежно этот пуск осуществляется [17].

В процессе трогания роторов ГТУ начинают расти динамические нагрузки, возникают термические напряжения в узлах и деталях от перегрева ГТУ. Рост теплового состояния ведет к изменению линейных размеров лопаток, дисков, изменению зазоров в проточной части, тепловому расширению трубопроводов. При трогании ротора в первый момент не обеспечивается устойчивый гидравлический клин в смазочной системе. Идет процесс перехода роторов с рабочих колодок на установочные. Компрессор ГПА близок к работе в зоне помпажа. Через нагнетатель осуществляется большой расход газа при низкой степени сжатия, что ведет к большим скоростям, особенно для трубопроводов рециркуляции, и вызывает их вибрацию.

Пуск ГПА осуществляется с помощью пусковых устройств. В качестве основных устройств применяются турбодетандеры, работающие в основном за счет давления природного газа, который предварительно очищается и редуцируется до необходимого давления.

Схема обвязки пускового устройства и топливного газа показана на рис 8.9
[17].

Рис. 8.9 Принципиальная схема системы топливного и пускового газа:

ТГ – топливный газ; ПГ – пусковой газ; ВЗК – воздухозаборная камера;

ТД – турбодетандер; ОК – осевой компрессор; КС – камера сгорания;

ТВД – турбина высокого давления; ТНД – турбина низкого давления;

Н – нагнетатель; РЕГ – регенератор; РК – регулирующий кран

Пуск ГПА включает несколько этапов.

Первый этап – подготовительный, когда идет внешний осмотр оборудования для исключения посторонних предметов, проверяется крепление оборудования, подверженного вибрации, проверяется положение кранов: краны 1, 2, 4, 6 – закрыты, кран 5 – открыт, закрыты краны на линиях подачи пускового газа в турбодетандер и топливного газа в камеру сгорания.

Второй этап – путем имитации производится проверка защит и сигнализации ГПА. При этом защиты разделяются на две группы: защита КС и защита ГПА.

Защита КС – это защита цеха от загазованности, пожара, защита по давлению на выходе станции, защита от аварийных ситуаций на трассе, защита по температуре газа при входе в МГП и др.

Защита ГПА – это защита по давлению масла в маслосистемах (не менее
0,2 кг/см²), защита по погашению факела в камере сгорания, защита по превышению числа оборотов вала детандера, ТВД, ТНД, защита по температуре подшипников, защита по вибрации и др.

Третий этап – непосредственно пуск ГПА.

Рассмотрим типовой алгоритм запуска стационарного ГПА с полнонапорным нагнетателем. На первом этапе раскрутка ротора осевого компрессора и турбины высокого давления происходит только благодаря работе пускового устройства, а сам алгоритм протекает следующим образом. После нажатия кнопки "Пуск" включается пусковой насос масло-смазки и насос масло-уплотнения. Открывается кран № 4 и при открытом кране № 5 осуществляется продувка контура нагнетателя, в течение 15-20 с. После закрытия крана № 5 и роста давления в нагнетателе до перепада 0,1 МПа на кране № 1 производятся открытие крана № 1, закрытие крана № 4, открытие агрегатного крана № 6. При этом произошло заполнение контура нагнетателя, и такой пуск называется пуском ГПА с заполненным контуром.

Далее включается валоповоротное устройство, вводится в зацепление шестерня турбодетандера, открывается гидравлический клапан № 13. Затем открывается кран № 11, закрывается кран № 10 и отключается валоповоротное устройство. Агрегат начинает вращаться от турбодетандера.

Первый этап раскрутки заканчивается открытием крана № 12 и закрытием крана № 9.

На втором этапе раскрутка роторов производится совместно с турбодетандером и турбиной. При достижении оборотов турбокомпрессора 400÷1000 об/мин включается система зажигания и открывается кран, подающий газ на запальное устройство камеры сгорания. После зажигания через 2-3 с открывается кран № 14 и начинает осуществляться подача газа на дежурную горелку. Через 1-3 мин. после набора температуры ~ 150-200 °С заканчивается первый этап прогрева, открывается регулирующий кран РК на величину 1,5-2 мм и начинается второй этап прогрева, который продолжается ~ 40 с. Затем происходит постепенное увеличение оборотов турбины высокого давления за счет открытия регулирующего крана РК. При достижении оборотов ~ 40÷45 % от номинала турбина выходит на режим. Закрываются краны № 13 и 11, открывается кран № 10. При выходе из зацепления муфты турбодетандера заканчивается второй этап раскрутки ротора.

На третьем этапе происходит дальнейший разгон ротора турбокомпрессора путем постепенного увеличения подачи газа в камеру сгорания. При этом закрываются антипомпажные клапаны осевого компрессора, турбоагрегат переходит работать с пусковых маслонасосов на основные, приводимые во вращение уже от роторов агрегата.

При увеличении частоты вращения до величины, равной частоте вращения других нагнетателей цеха, открывается кран № 2 и закрывается агрегатный кран № 6, включается табло "Агрегат в работе".

Пуск агрегата запрещается:

-  при неисправности любой, хотя бы одной защиты на ГПА;

-  при не до конца собранных деталях и трубопроводов агрегата;

-  при повышенном перепаде масла на фильтрах, неудовлетворительном качестве масла, наличии утечек масла смазки и масла уплотнения;

-  при неустранении дефектов, обнаруженных на ГПА, до вывода в ремонт;

-  при вынужденной и аварийной остановках до устранения причины, вызвавшей остановку;

-  при неисправности системы пожаротушения и контроля загазованности, а также при обнаружении промасленных участков газоходов и воздуховодов.

 Нормальная и аварийная остановка агрегатов

Все остановки ГПА на компрессорной станции подразделяются на нормальные и вынужденные. Заводы-изготовители в системе управления ГПА предусматривают алгоритмы нормальных и аварийных остановок.

Нормальные остановки (НО) подразделяются на плановые и внеплановые.

 Плановые нормальные остановки связаны с выводом ГПА в ремонт, проведением ревизии и выводом в резерв его по графику.

Внеплановые нормальные остановки, как правило, не связаны с отказами ГПА и проводятся по предварительно принятому распоряжению центральной диспетчерской службы. Чаще всего они связаны с поддержанием режима работы газопровода. Изменение режима работы может произойти при сокращении подачи газа по газопроводу из-за уменьшения потребления газа потребителями или возможного разрыва трубопровода, а также для экономии расхода топливного газа при избыточном числе работающих ГПА.

Нормальные остановки ГПА характеризуются обязательным выводом на рециркуляционное кольцо компрессорной станции, группы агрегатов или отдельного агрегата с постепенной его разгрузкой и отключением нагнетателя от технологических коммуникаций газопровода. Поэтому в условиях, не являющихся аварийными, необходимо всегда проводить нормальную остановку ГПА.

Вынужденные остановки в свою очередь, могут быть нормальными и аварийными.

Вынужденная нормальная остановка (ВНО) выполняется по команде оператора эксплуатационного персонала при незначительных отклонениях в режиме работы ГПА, появлении предупреждающих сигналов системы автоматики и других отклонениях, при которых агрегат может продолжать работать и не требуется его экстренная (аварийная) остановка, например, при возникновении утечек масла, быстром снижении уровня масла в маслобаке, резком возрастании расхода масла через поплавковую камеру, появлении посторонних шумов внутри проточной части агрегата, повышении уровня вибрации и пр.

Нормальная остановка агрегата осуществляется в такой последовательности.

- При последовательной работе неполнонапорных агрегатов отключение ГПА от режима работы в трассу и переход на режим "кольцо" осуществляется открытием станционного крана № 6. Постепенно снижают обороты до минимальной частоты вращения валов ТНД и нагнетателей. После нажатия кнопки "НО" (нормальная остановка) агрегат отключают от газопровода. При этом открываются краны № 3 и Збис и закрываются краны № 1 и 2.     

Отключение от газопровода полнонапорного ГПА происходит аналогично с разгрузкой нагнетателя открытием агрегатного рециркуляционного крана № 6.

После открытия крана № 5 газ из нагнетателя стравливается в атмосферу.

-  После снижения давления масла за главным маслонасосом обязательно должен включиться пусковой масляный насос (ПМН).

-  После остановки вала ТНД выключают МНУ, (насос маслоуплотнения) предварительно убедившись, что краны на трубопроводах технологического газа полностью закрыты.

- После полной остановки агрегата ПМН оставляют в работе до тех пор, пока температура за ТНД не понизится до 80°С. Если после остановки масляного насоса температура подшипников повысится до 75°С, то вновь включают ПМН (это требование необходимо для предохранения подшипников скольжения). Для равномерного остывания роторов необходимо периодически валоповоротом проворачивать ротор ТВД до снижения температуры над турбиной примерно до 100°С.

Нормальная остановка агрегата производится автоматически нажатием на кнопку "Нормальная остановка" (НО) на панели управления. При этом в строгой последовательности выполняются все вышеуказанные операции, после чего электромагнитный выключатель прекращает подачу топлива и обеспечивает необходимую перестановку кранов.

Аварийная остановка (АО) агрегата осуществляется при угрозе аварии по команде оператора или автоматически от устройств защиты, а также во всех случаях отклонений от нормального режима, создающих угрозу безопасности обслуживающего персонала или сохранности оборудования.

Аварийная остановка работающего агрегата при срабатывании системы защиты происходит в случаях:

- погасания факела в камере сгорания;

- повышения температуры газов за ТНД выше максимально допустимой;

- повышения температуры подшипников ГПА выше максимально допустимой;

- повышения частоты вращения роторов ТВД и ТНД выше предельно допустимого значения;

- осевого сдвига ротора турбины и нагнетателя (повышения давления и сигнала на ЭКМ);

- понижения давления масла на смазку подшипников турбины и нагнетателя ниже допустимых значений;

- появления недопустимой вибрации подшипников ГПА (значение виброскорости выше предельно допустимых значений);

- понижения перепада между давлением масла и давлением газа в уплотнении нагнетателя ниже допустимого значения (перепад "масло - газ");

- самопроизвольном срабатывании кранов обвязки турбины и нагнетателя;

- нерасцеплении муфты турбодетандера при пуске агрегата и повышении частоты вращения ротора турбодетандера сверх допустимой.

Вынужденная аварийная остановка агрегата выполняется сменным персоналом нажатием кнопки "Аварийная остановка" или воздействием на пневматические (гидравлические) кнопки управления:

- при отказах системы защиты (хотя бы одной из вышеперечисленных защит);

- воспламенение масла на турбине (если невозможно быстро погасить пламя подручными средствами);

- внезапном прорыве газа в помещении машинного зала;

- появлении дыма из подшипников;

- появлении условий, создающих угрозу безопасности обслуживающему персоналу или поломки оборудования.

Алгоритм аварийной остановки осуществляется в следующем порядке:

а)   при срабатывании системы защиты закрывается стопорный клапан подачи топлива. Открываются краны № 6, 3, Збис, закрываются всасывающий № 1 и нагнетательный № 2 краны. После того, как всасывающий и нагнетательный краны закрылись, выпускной кран № 5 открывается, стравливая газ из контура нагнетателя в атмосферу;

б)   при нажатии на кнопку "Аварийная остановка" закрывается стопорный клапан подачи топлива. Одновременно краны № 6, 3, Збис, 5 открываются, а краны № 1 и 2 закрываются, т.е. газ стравливается в атмосферу до закрытии кланов № 1 и 2.

После любой аварийной остановки необходимо найти причину неисправности и устранить ее.

Пуск агрегата без выполнения этого условия категорически запрещен.