Срок эксплуатации многих отечественных газопроводов сегодня существенно превышает нормативный, но замена их затруднена из-за высокой стоимости нового оборудования. Поэтому необходимой стала разработка и внедрение новой концепции дальнейшего развития системы газоснабжения.

В интересах повышения надежности и безопасности газопроводов сегодня считается целесообразным снижение давления природного газа в трубах. Это возможно осуществить путем перевода части транспортных магистралей, работающих под давлением порядка 50 атм, в разряд распределительных с давлением не свыше 12 атм. Одновременно следует заменить газораспределительные станции газорегуляторными пунктами, оснащенными вместо традиционных редукторов давления высокоэффективными энергоустановками на базе турбодетандеров. При этом оставшиеся в земле старые газопроводы рационально использовать в коммерческих целях как аккумуляторы энергии сжатого воздуха.

В настоящее время изготовлен опытный образец установки с энергоблоком, преобразующим избыточное давление природного газа в избыточное давление воздуха. Компрессор высокого давления указанной установки способен сжимать воздух до давления 6 атм при расходе до 7,4 кг/с и температуре от 335 до 400К. Таким образом, давление рабочей среды в газопроводах, преобразуемых в хранилища сжатого воздуха, снижается более чем в 8 раз до 6 атм (давление воздуха), что в значительной мере гарантирует безаварийную многолетнюю службу реконструируемых газопроводов.

На основе ротора турбонасосного агрегата (ТНА) кислородно-водородного двигателя РД-0120 системы "Буран" специалистами КБХА, ЦИАМ и ВНИИЭМ был создан турбонасос ТН-45 с магнитными опорами, частотой вращения ротора 11 000 об/мин и мощностью до 45 кВт. При расходе воздуха через турбину, равном 1,5 кг/с, его температура на выходе снижалась до 265К, в то время как исходная температура составляла Т = 293К.

Основное назначение агрегата ТН-45 - обеспечение глубоким холодом холодильной камеры емкостью до 400 т без применения фреона. В разработке системы приняли участие специалисты ЦИАМ, ВНИИХОЛОДМАШ и Гипрохолод. Турбонасос ТН-45 не нуждается в масляной смазке, что расширяет возможности его применения для охлаждения помещений с общим температурным уровнем вблизи 0 °С.

Специалистами ЦИАМ совместно с работниками СНТК им. Н.Д. Кузнецова была апробирована схема совмещения эжектора с турбиной применительно к холодильной камере объемом 21,5 м3 на базе турбонасосного агрегата воздушно-реактивного двигателя НК-89, предназначенного для работы на сжиженном природном газе. Результаты демонстрационных испытаний свидетельствуют: за 40 с работы установки при давлении 30 атм перед активной частью эжектора и среднем расходе воздуха 0,1 кг/с снижение температуры воздуха в камере составило 6К. При этом частота вращения ротора ТНА не превышала 5000 об/мин, а мощность на валу достигала 2 кВт.

Совмещение эжектора с турбиной в агрегатах ГЭТА (газоэжекторный турбинный агрегат) является наиболее эффективным решением, если ставится задача снижения давления природного газа. В этих агрегатах через турбину пропускается только воздух, а природный газ снижает свое давление в эжекторе - неподвижном узле.

Еще одной перспективной областью применения агрегатов ГЭТА может стать выработка энергии для станций катодной защиты газопроводов. Другими словами, избыточное давление магистрального газа следует утилизировать в ГЭТА для получения электроэнергии в генераторе постоянного тока мощностью до 1 кВт. Опытный образец такого ГЭТА изготовлен и прошел испытания в НИЦ ЦИАМ.

Таким образом, предложенные устройства способны обеспечить более полное использование потенциальной энергии природного газа, а косвенно - повышение к.п.д. газоперекачивающих агрегатов.