Развитие и совершенствование сети магистральных газопроводов сопровождается развитием технологий транспортировки газа, совершенствованием энергетической базы компрессорных станций (КС). В настоящее время газотурбинная техника занимает доминирующее положение в качестве энергоприводов нагнетателей природного газа. В свете развития сети магистральных газопроводов актуальной представляется задача определения перспективных направлений при создании новых и модернизации существующих газотурбинных установок (ГТУ) для компрессорных станций.

Газотурбинные приводы нагнетателей для газоперекачивающих агрегатов (ГПА) на базе ГТУ простого термодинамического цикла являются доминирующими. К.п.д. наиболее совершенных ГТУ в классе мощностей 2,5…8 МВт достигают значения 32 %, а в классе 35…50 МВт - 42 %.

О теоретических преимуществах ГТУ с регенерацией тепла уходящих газов известно давно. При реализации ГТУ малых мощностей технологически трудно создать турбомашины с высокими к.п.д., организовать эффективные системы охлаждения горячих частей ГТУ. Здесь применение регенератора оказывается наиболее целесообразным.

Для класса мощностей привода нагнетателей природного газа 16...25 МВт в последнее время часто рассматривается схема ГТУ с промежуточным охлаждением воздуха и регенерацией тепла уходящих газов. Примером может служить проект газотурбинного агрегата "Надежда" мощностью 16 МВт и к.п.д. 43 % ОАО "Невский завод".

Контактная газо-паротурбинная установка (КГПТУ) "Водолей", разработки "Зоря"-"Машпроект" как привод нагнетателя газа также требует систему водоподготовки и отвода тепла. Неоспоримыми достоинствами КГПТУ "Водолей" являются высокие значения к.п.д., низкие значения вредных выбросов. В настоящее время КГПТУ "Водолей" имеют значения к.п.д. в условиях ISO, равные 43…45 %.

Расчеты показывают, что компрессорная станция с суммарной мощностью приводных двигателей около 50 МВт с помощью пароводяного теплоутилизационного контура может получить дополнительно около 11 МВт электрической энергии и в результате повысить коэффициент использования тепла топлива на 21…24 %. Сегодня, ввиду отсутствия мощного источника охлаждающей воды на КС, система отвода тепла от конденсатора выполнена на основе аппаратов воздушного охлаждения или сухих градирен.

Высокий уровень экономичности КС может обеспечить и применение воздушно-теплоутилизационного контура (ВТУК). Воздушный двигатель ВТУК может совместно с ГТД приводить нагнетатель непосредственно или через объединяющий редуктор. В том случае, если на КС требуется электрическая энергия, воздушный двигатель может приводить электрогенератор.

Примечательно, что ВТУК не требует специальных систем отвода тепла из термодинамического цикла.

Из рассмотренных схем ГТУ для привода нагнетателей природного газа Государственное предприятие Научно-производственный комплекс газотурбостроения (ГП НПКГ) "Зоря"-"Машпроект" в настоящее время успешно развивает несколько направлений:

1. ГТУ простого термодинамического цикла мощностью 10 МВт с к.п.д. 36 % (при частотах вращения силовой турбины 4800 и 6500 об/мин), 16 МВт с к.п.д. 35 % (3600 и 5300 об/мин), 25 МВт с к.п.д. 36,5 % (3000…3600 и 4700 об/мин).
   
2. ГТУ с регенерацией тепла уходящих газов Д042 мощностью 3,4 МВт с к.п.д. 40 % и пластинчатым регенератором.
   
3. КГПТУ по схеме "Водолей" для привода нагнетателей природного газа и электрогенераторов, обеспечивающие получение мощностей 16 и 25 МВт.
   
4. морские ГТУ с утилизацией тепла уходящих газов в пароводяном теплоутилизационном контуре мощностью 18,4 МВт и 7,4 МВт. В настоящее время ГП НПКГ "Зоря"-"Машпроект" предлагает ряд ГТУ с утилизацией тепла мощностью от 13,5 до 325 МВт и к.п.д. 45,3…52 %.
   

Окончательный выбор перспективного газотурбинного привода для ГПА компрессорных станций магистральных газопроводов должен производиться индивидуально для каждой КС с использованием особенностей местных условий, климата и детального экономического анализа. В этом могут помочь высококвалифицированные специалисты ГП НПКГ "Зоря"-"Машпроект".

Схема ГПУ для ГПА с приводом электрогенератора : 1 - ГТД, 2 - нагреватель, 3 - нагнетатель, 4 - электрогенератор, 5 - утилизационный воздушный двигатель