Распространение настоящего стандарта осуществляется в соответствии с действующим законодательством и с соблюдением правил, установленных ОАО «Газпром»
Содержание
Введение V
Область применения 1
Нормативные ссылки 1
Термины и определения 2
Сокращения 6
Общие положения 7
Подготовительный этап 8
Этап документального обследования 9
Требования к исходной информации об объекте энергоаудита. 9
Определение расходов топливно-энергетических ресурсов 10
Порядок составления топливно-энергетических балансов ГТС 14
Этап инструментального обследования 20
Требования к инструментальному обследованию объектов ГТС 20
Требования к точности расчета показателей энергоэффективности 21
Аналитический этап энергоаудита 24
Состав показателей энергоэффективности объектов ГТС 24
Расчет и анализ показателей системной энергоэффективности ГТС 24
Расчет и анализ показателей локальной энергоэффективности ГТС 32
Разработка энергосберегающих мероприятий 38
Этап согласований и подготовки отчетной документации 41
Приложение А (обязательное). Оценка погрешности расчета величины
технологических потерь газа газотранспортной системы 43
Приложение Б (рекомендуемое). Основные характеристики приборов
для измерения технологических параметров компрессорного цеха 48
Приложение В (рекомендуемое). Пример расчета и анализа показателей энергоэффективности газотранспортной системы 53
Приложение Г (рекомендуемое). Справочные данные по основным техническим и нормативным характеристикам газоперекачивающих
агрегатов 56
Приложение Д (рекомендуемое). Пример расчета и анализа показателей энергоэффективности компрессорного цеха 60
Приложение Е (рекомендуемое). Технико-экономическая оценка
энергосберегающих мероприятий 66
Приложение Ж (обязательное). Форма X энергетического паспорта
газотранспортной системы 73
Библиография 74
Введение
В соответствии с Федеральным законом «Об энергосбережении» №28-Ф3 от 03.04.1996 г. в ОАО «Газпром» проводятся энергоаудиты и энергетические обследования дочерних обществ и организаций по всем направлениям деятельности.
Стандарт организации СТО Газпром «Методика энергоаудита газотранспортной системы» (далее – стандарт) разработан согласно Приказу ОАО «Газпром» №77 от 9.10.2000 года
«Об организации работ по энергосбережению в Обществе» в целях нормативного обеспечения работ по проведению энергоаудитов (энергетических обследований) технологических объектов магистрального транспорта газа.
Анализ эффективности потребления энергоресурсов является одним из важных этапов при определении потенциала энергосбережения дочерних обществ и организаций и формировании экономически целесообразной программы энергосберегающих мероприятий. Наиболее энергоемким видом деятельности в ОАО «Газпром» является магистральный транспорт газа, на который приходится около 3/4 объемов расходуемых ТЭР, в том числе свыше 90 % природного газа. В суммарном расходе топливно-энергетических ресурсов на собственные технологические нужды магистрального транспорта газа в последние годы доля природного газа составляла примерно 93 %, электроэнергии – около 6 %, тепловой энергии – примерно 1 %.
В соответствии с требованиями Положения [1] в стандарте разработаны порядок
составления топливно-энергетических балансов расхода энергоресурсов на
собственные технологические нужды газотранспортных систем (ГТС), методика расчета и анализа показателей энергоэффективности технологических объектов ГТС
(компрессорный цех, компрессорная станция, ГТС), требования к разработке энергосберегающих мероприятий по результатам проведения энергоаудитов (энергетических обследований), приведены примеры практического использования предложенных методик.
В соответствии с СТО Газпром 1.1 стандарт прошел метрологическую экспертизу в ООО «ОМЦ Газметрология». На проект стандарта получено положительное экспертное заключение № 44 от 19.04.2006 г.
Стандарт разработан в ООО «ВНИИГАЗ» авторским коллективом в составе:
к.т.н. Г.А. Хворов, А.Н. Калужских, Л.К. Ешич, Т.Б. Макарова (лаборатория эксплуатации газотранспортных систем).
СТАНДАРТ ОТКРЫТОГО АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА «ГАЗПРОМ»
МЕТОДИКА
ЭНЕРГОАУДИТА ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ
Дата введения 2007-11-15
Область применения
Настоящий стандарт устанавливает:
порядок расчета показателей энергоэффективности объектов газотранспортной системы;
порядок анализа эффективности расходования топливно-энергетических ресурсов на собственные технологические нужды магистрального транспорта газа;
порядок расчета топливно-энергетических балансов газотранспортной системы;
порядок заполнения форм энергетического паспорта;
требования по разработке энергосберегающих мероприятий. Положения настоящего стандарта обязательны для применения:
независимыми энергоаудиторами при проведении энергоаудитов и энергетических обследований газотранспортных систем ОАО «Газпром»;
газотранспортными дочерними обществами и организациями ОАО «Газпром» для проведения анализа энергоэффективности газотранспортных систем;
дочерними обществами и организациями ОАО
«Газпром» для корпоративного контроля эффективности расходования
топливно-энергетических ресурсов на собственные технологические нужды газотранспортных систем;
структурными подразделениями ООО «Газнадзор» для проведения корпоративного контроля за эффективным использованием газа дочерними обществами и организациями ОАО «Газпром», осуществляемого в соответствии с СТО Газпром 4.
Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 8.563.1-97 Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом перемен-
ного перепада давления. Диафрагмы, сопла ИСА 1932 и трубы Вентури, установленные в заполненных трубах круглого сечения. Технические условия.
Издание официальное
ГОСТ 8.563.2-97 Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Методика выполнения измерений с помощью сужающихся устройств.
ГОСТ 8.563.3-97 Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Процедура и модуль расчетов. Программное обеспечение.
ГОСТ Р 51379-99 Энергосбережение. Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов. Основные положения. Типовые формы.
ГОСТ Р 51387-99 Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения
СТО Газпром РД 1.19-126-2004 «Методика расчета удельных норм расхода газа на выработку тепловой энергии и расчета потерь в системах теплоснабжения (котельные и тепловые сети)».
СТО Газпром 4-2005 «Положение о порядке осуществления ОАО «Газпром» контроля за эффективным использованием газа».
СТО Газпром 2-3.5-051-2006 «Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов».
СТО Газпром 3.3-2-001-2006 «Методика нормирования электроэнергии на собственные технологические нужды транспорта газа».
Примечание – При пользовании настоящим стандартом следует проверить действие ссылочных стандартов по соответствующим указателям, составленным на 1 января текущего года, и информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 51387, ГОСТ Р 51379, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 локальные показатели энергоэффективности: Показатели, характеризующие собственную энергоэффективность объектов газотранспортной системы.
Примечание – Локальные показатели энергоэффективности отражают технический уровень и техническое состояние компрессорного цеха, компрессорной станции без учета их энергетического вклада в работу газотранспортной системы.
3.2 показатель энергетической эффективности (энергоэффективности): абсолютная, удельная или относительная величина потребления или потерь энергетических ресурсов для продукции любого назначения или технологического процесса.
[ГОСТ Р 51387]
Примечание – Удельная форма характеризует отношение расхода топливно-энергетических ресурсов к вырабатываемой или потребляемой энергии, произведенной продукции, произведенной работе в регламентированных условиях (режимах) работы.
Если совершаемая полезная работа не может быть подсчитана непосредственно в физических единицах, то в качестве удельного показателя выбирают отношение расхода топлива или энергии к величине, косвенно (по однозначности) характеризующей совершаемую работу, или отношение к единице продукции.
3.3 политропная работа сжатия компрессорного цеха: Работа, совершаемая газоперекачивающими агрегатами компрессорного цеха по преобразованию тепловой энергии, получаемой при сжигании природного газа в механическую энергию сжатия газового потока.
3.4 рациональное использование топливно-энергетических ресурсов (ТЭР): Использование ТЭР, обеспечивающее достижение максимальной при существующем уровне развития техники и технологии эффективности с учетом ограниченности их запасов и соблюдения требований снижения техногенного воздействия на окружающую среду и других требований общества.
[ГОСТ Р 51387]
рекомендации по энергосбережению: Экономические, организационные, технические и технологические меры, направленные на повышение энергоэффективности технологического объекта ГТС, с обязательной оценкой возможностей их реализации, предполагаемых затрат и прогнозируемого эффекта в натуральном и стоимостном выражении.
системные показатели энергоэффективности: Показатели, характеризующие энергоэффективность объектов газотранспортной системы с учетом энергетической взаимозависимости входящих в него объектов.
Примечание – Системные показатели энергоэффективности учитывают технический уровень и техническое состояние объектов, входящих в систему, а также режим их совместной работы.
технологические потери газа: Неизбежные потери природного газа, связанные с принятой схемой и технологией транспортировки газа и обусловленные несовершенством технологии и качеством оборудования.
товаротранспортная работа: Показатель, характеризующий объем производства газопровода (газопроводов) и представляющий собой условную работу по перемещению единицы объема транспортируемого газа на единицу длины участка газопровода (газопроводов).
3.9 топливно-энергетический баланс: Система показателей, отражающих полное количественное соответствие между приходом и расходом (включая потери и остаток) ТЭР в хозяйстве в целом или на отдельных его участках (отрасль, регион, предприятие, цех, процесс, установка) за выбранный интервал времени.
[ГОСТ Р 51387]
3.10 топливно-энергетические ресурсы (ТЭР): Совокупность природных и производственных энергоносителей, запасенная энергия которых при существующем уровне развития техники и технологии доступна для использования в хозяйственной деятельности.
[ГОСТ Р 51387]
удельный расход топливного газа компрессорного цеха: Показатель энергоэффективности, характеризующий величину потребления природного газа, сжигаемого в газотурбинных установках компрессорного цеха для компримирования газового потока на единицу выполняемой политропной работы сжатия за определенный период.
удельный расход электроэнергии на компримирование компрессорным цехом: Показатель энергоэффективности, характеризующий величину потребления электроэнергии электроприводными газоперекачивающими агрегатами компрессорного цеха для компримирования газового потока на единицу выполняемой политропной работы сжатия за определенный период.
удельный расход природного газа на собственные технологические нужды газотранспортной системы: Показатель энергоэффективности, характеризующий величину расхода природного газа на собственные технологические нужды газотранспортной системы на единицу выполняемой работы за определенный период.
Примечание – В качестве величины, косвенно характеризующей работу, совершаемую газотранспортной системой, используют товаротранспортную работу или эквивалентную товаротранспортную работу.
эквивалентная товаротранспортная работа: Показатель, характеризующий объем производства газопровода (газопроводов) и представляющий собой условную работу по перемещению единицы объема транспортируемого газа на единицу длины эквивалентного участка газопровода (газопроводов).
эквивалентный участок газопровода: Участок газопровода с эталонными параметрами, длина которого подобрана таким образом, чтобы разность квадратов давлений на его концах была равна разности квадратов давлений на концах реального участка газопровода.
3.16 экономия топливно-энергетических ресурсов: Сравнительное в сопоставлении с базовым, эталонным значением сокращение потребления ТЭР на производство продукции, выполнение работ и оказание услуг установленного качества без нарушения экологических и других ограничений в соответствии с требованиями общества.
[ГОСТ Р 51387]
энергетическое обследование: Обязательная процедура контроля (обследования) за рациональным и эффективным использованием ТЭР дочерними обществами и организациями ОАО «Газпром», осуществляемая Департаментом ТЭК Министерства промышленности и энергетики и энергоаудиторами в соответствии с Федеральным законом «Об энергосбережении» № 28 – ФЗ от 3.04.1996 г.
энергоаудит: Добровольная процедура контроля (обследования) энергоаудиторами выполнения дочерними обществами и организациями ОАО «Газпром» норм расхода топливно-энергетических ресурсов, требований нормативных документов и действующего законодательства Российской Федерации в сфере энергосбережения.
энергоаудитор: Организация, внесенная в Реестр энергоаудиторских фирм, допущенных к проведению энергетических обследований (энергоаудитов), аккредитованная при ОАО «Газпром» в установленном порядке, имеющая необходимое инструментальное, приборное и методологическое оснащение и опыт выполнения работ в соответствующей области деятельности, располагающая квалифицированным и аттестованным персоналом, а также независимая в организационном и финансовом отношении от организаций, в которых проводится энергетическое обследование (энергоаудит).
3.20 энергосбережение: Энергосбережение – реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.
[ГОСТ Р 51387]
3.21 энергетический паспорт промышленного потребителя ТЭР:
Нормативный документ, отражающий баланс потребления и показатели эффективности использования ТЭР в процессе хозяйственной деятельности объектом производственного назначения и энергосберегающие мероприятия.
[ГОСТ Р 51387]
3.22 эффективное использование ТЭР: Достижение экономически оправданной эффективности использования ТЭР при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдении требований к охране окружающей среды.
4 Сокращения
В настоящем стандарте применены следующие сокращения: АВО – аппарат воздушного охлаждения газа;
ЭГПА – электроприводной газоперекачивающий агрегат; ЭСН – электростанция собственных нужд;
ЭТТР – эквивалентная товаротранспортная работа.
Общие положения
C помощью энергоаудитов (энергетических обследований) осуществляется инструментальный технический контроль за эффективностью расходования ТЭР. В процессе проведения энергоаудитов вычисляют и анализируют показатели энергоэффективности компрессорных цехов, компрессорных станций, газотранспортных систем Общества; составляют энергетические балансы по всем видам ТЭР; разрабатывают рекомендации по повышению
эффективности энергосбережения; формируют энергетические паспорта потребителей ТЭР. Рекомендации по энергосбережению, разработанные по результатам энергоаудита, синтезируются в программах энергосбережения дочерних обществ и организаций ОАО «Газпром».
Общее руководство, координацию и планирование проведения энергоаудитов дочерних обществ и организаций ОАО «Газпром», аккредитацию энергоаудиторов осуществляет структурное подразделение по энергетике ОАО «Газпром» в соответствии с Положением [1].
Основанием для проведения энергетических обследований и энергоаудитов явля-
ются:
Программа организации работ по проведению энергетических обследований и энер-
гоаудита дочерних обществ и организаций ОАО «Газпром» (далее – Программа);
ежегодные планы проведения работ по энергетическим обследованиям и энергоаудиту предприятий и объектов ОАО «Газпром».
Программа разрабатывается структурным подразделением по энергетике ОАО
«Газпром» сроком на пять лет и утверждается руководством ОАО «Газпром».
На основании указанной выше Программы и предложений дочерних обществ и организаций ОАО «Газпром» структурным подразделением по энергетике ОАО «Газпром» разрабатываются ежегодные проекты планов проведения работ по энергетическим обследованиям и энергетическому аудиту предприятий и объектов ОАО «Газпром», представляются на рассмотрение руководству ОАО «Газпром» и после их утверждения являются обязательными для исполнения.
При проведении энергоаудитов в соответствии с Положением [1] предусмотрены следующие этапы:
подготовительный этап;
этап документального обследования;
этап инструментального обследования;
аналитический этап;
этап согласований и подготовки отчетной документации.
Подготовительный этап
Подготовительный этап проведения энергоаудита ГТС заключается в общем знакомстве с объектом энергоаудита и итоговыми результатами предыдущего энергоаудита, энергетическим паспортом, уточнении календарного плана и программы проведения энергоаудита, в сборе документальной и учетно-статистической информации о расходовании ТЭР.
Необходимая информация об объекте энергоаудита включает:
данные по расчетам за потребление всех видов ТЭР;
отчетную документацию по коммерческому и техническому учету потребляемых энергоресурсов;
данные о структуре, объемах и режимах потребления ТЭР и данные о коммерческом и техническом учете потребления всех видов ТЭР;
сведения о расходе природного газа на СТН по статьям затрат: ТГ, расход газа на ПТН, ТП газа;
сведения об основном и вспомогательном оборудовании;
сведения о нормах расхода ТЭР на СТН ГТС;
сведения о потреблении (производстве) электроэнергии, содержащие информацию об электростанциях собственных нужд, о трансформаторных подстанциях, установленной мощности электроприемников по направлениям ее использования с краткой характеристикой оборудования и режимах потребления электроэнергии;
сведения о потреблении (производстве) тепловой энергии, содержащие информацию о составе котельных агрегатов, сведения о технологическом оборудовании;
сведения о показателях энергоэффективности по технологическим уровням: КЦ – КС – ГТС;
сведения о программе энергосбережения дочернего общества; технико-экономическое обоснование и необходимую документацию по энергосберегающим мероприятиям.
Исходная информация для документального обследования ГТС содержится в следующих отчетных документах:
ежемесячные отчеты ПДС;
ежемесячные отчеты службы энергетики;
ежемесячные отчеты по потреблению ТЭР.
При анализе эффективности расхода газа на СТН КЦ, КС энергоаудитору необходимо ознакомиться с формами статистической отчетности 100-газ, 101-газ, а для контроля эффективности расходования газа на линейной части и ГТС в целом – с формами 102-газ и 103-газ в соответствии с Приказом ОАО «Газпром» [2] и приложением к Приказу [3].
Этап документального обследования
Требования к исходной информации об объекте энергоаудита
На этапе документального обследования производят обобщение и анализ плановых, отчетных, технических и технологических документов с целью расчета показателей эффективности расходования ТЭР на ретроспективном годовом интервале, составления энергетических балансов ГТС.
Из ежемесячного отчета ПДС используют следующую информацию:
схема работы КЦ (тип нагнетателя, тип ГПА, количество установленных ГПА, количество работающих ГПА, номинальная мощность ГПА);
входное и выходное давление газа на входе и выходе нагнетателей;
температура газа на входе и выходе нагнетателей, температура газа после АВО;
плотность газа;
коммерческий объем перекачанного газа;
состав или низшая теплота сгорания газа;
фактическая ТТР;
ТТР по плану транспорта газа;
расход ТГ и электроэнергии на компримирование;
объемы газа, расходуемые на ПТН КЦ (продувки пылеуловителей, фильтров-сепараторов, объемы газа, стравленного из контуров нагнетателя, либо количество стравливаний за месяц, расход импульсного газа, объемы газа, стравленного при капитальном ремонте коммуникаций и оборудования КЦ);
объемы газа, расходуемые на ПТН ЛЧ;
расход газа на ЭСН и другом газопотребляющем оборудовании;
технологические потери газа ГТС;
потери газа при авариях.
Из отчета службы энергетики анализируют следующую информацию:
ежемесячные показания счетчиков активной и реактивной электроэнергии на входных фидерах, по которым производится коммерческий расчет с поставщиком электрической энергии;
выработка электроэнергии на ЭСН и другом электрогенерирующем оборудовании (при наличии);
потребление электроэнергии на компримирование и на прочие технологические нужды;
потребление тепловой энергии.
Определение расходов топливно-энергетических ресурсов
На основе данных, полученных при анализе исходной информации, рассчитываются расходы природного газа, электроэнергии, тепловой энергии на СТН ГТС за год. Расчетный период – месяц.
Объем природного газа, расходуемого за расчетный период на СТН КЦ Qкц
стн
, тыс. м3,
вычисляется по формуле
Qкц =
стн
Qкц тг
+ Qкц+
птн
Qкц ,
тп
(1)
где
Qкц тг
– объем ТГ КЦ, расходуемого за расчетный период времени, тыс. м3, измеряется
(СИ технического учета газа);
Qкц
птн
– объем газа, расходуемого на ПТН КЦ за расчетный период, тыс. м3, вычисля-
ется (согласно нормативному документу, утвержденному в дочернем обществе);
Qкц тп
– ТП КЦ за расчетный период, тыс. м3, измеряется согласно Методике [4].
стн
Расход электроэнергии на СТН КЦ Wкц, тыс. кВт·ч, вычисляется по формуле
Wкц =
стн
Wкц эк
+ W кц+
птн
ΔW кц,
тп
(2)
где
Wкц эк
– расход электроэнергии КЦ с ЭГПА на компримирование за расчетный период,
тыс. кВт·ч, измеряется (СИ технического учета электроэнергии);
Wкц
птн
– расход электроэнергии на ПТН КЦ за расчетный период (как для электропри-
водных, так и для газотурбинных ГПА), тыс. кВт·ч, измеряется (СИ технического учета элек-
троэнергии);
ΔW кц
тп
Методике [5].
– технологические потери электроэнергии в КЦ, рассчитываются согласно
Расход ТЭР КЦ
Вкц тэр
, т у.т., вычисляют по формуле
кц k
⋅Qкц
k ⋅W кц
(3)
Втэр =
г стн +
э стн ,
где kг– коэффициент перевода природного газа в условное топливо, вычисляется по формуле
Qр
k = н ,
г 7000
(4)
н
Qp– фактическая низшая теплота сгорания природного газа, ккал/м3; принимается
по данным химлаборатории;
kэ= 0,325 – коэффициент перевода электроэнергии в условное топливо.
Объем газа, расходуемого за расчетный период КС на СТН, тыс. м3 , вычисляется по формуле
Qкc
=Qкc +Qкc
+Qкc
(5)
где
Qкс тг
Qкс
птн
Qкс тп
стн тг птн тп ,
объем ТГ КС за расчетный период, тыс. м3;
объем газа на ПТН КС за расчетный период, тыс. м3;
ТП газа КС за расчетный период, тыс. м3.
ТГ КС вычисляется по формуле
Qкс
S
1
=∑Qкц
тг тг ,
(6)
i=1 i
где S1– количество КЦ с газотурбинным приводом.
Газ на ПТН КС вычисляют по формуле
S
Qкс
= ∑(Qкц+ Q
+ Q + Q ),
(7)
птн
i=1
птн
i
эснi кi
СОГi
где Qэснi– объем природного газа на выработку электроэнергии i-й ЭСН за расчетный
период, тыс. м3, измеряется;
к
Q – объем природного газа на выработку тепла в i-й котельной за расчетный период,
i
тыс. м3, измеряется;
ется;
i
Qсог– объем природного газа на работу i-й СОГ за расчетный период, тыс. м3, измеря-
S – количество КЦ.
ТП газа КС вычисляют по формуле
S
∑
Qкс = Qкц .
тп тп
(8)
i=1 i
W
кс
Расход электроэнергии на СТН КС стнза расчетный период, тыс. кВт·ч, вычи-
сляется по формуле
Wкс
= W кс+ W кс ,
стн эк птн
(9)
где
Wкс эк
Wкс
птн
расход электроэнергии КС на компримирование за расчетный период, тыс. кВт·ч;
расход электроэнергии КС на ПТН за расчетный период, тыс. кВт·ч.
Расход электроэнергии КС на компримирование вычисляется суммированием по всем КЦ:
∑
S2
Wкс = W кц ,
эк эк
(10)
i=1 i
где S2– количество КЦ с электроприводными ГПА.
Расход электроэнергии КС на ПТН вычисляется по формуле
S
кс =∑Wкц
+ W п/п + W п/п + ΔW
Wптн птн оc СКЗ п/п ,
(11)
i=1 i
где
Wп/п оc
– расход электроэнергии для общестанционных электропотребителей промпло-
щадки, тыс. кВт·ч, измеряется (СИ технического учета электроэнергии);
п/п
Wcкз
– расход электроэнергии для СКЗ на промплощадке, тыс. кВт·ч, измеряется
(СИ технического учета электроэнергии);
ΔWп/п– потери электроэнергии на промплощадке ЛПУ, тыс. кВт·ч, рассчитывается согласно Методике [5].
муле
Суммарный расход ТЭР КС
Вкc
тэр
за расчетный период, т у.т., вычисляется по фор-
кс =k
⋅Qкс
+ k ⋅W кс
(12)
Bтэр г стн э стн ,
Объем природного газа, расходуемый за расчетный период на СТН ГТС
стн
Qгтс , тыс. м3, вычисляется в соответствии с Инструкцией [6]:
где
Qгтс тг
,
Qгтс =Qгтс +Qгтс +Qгтс стн тг птн тп
– объем ТГ ГТС, расходуемый за расчетный период времени, тыс. м3;
(13)
Qгтс птн
Qгтс тп
объем природного газа, расходуемый на ПТН ГТС за расчетный период времени, тыс. м3;
технологические потери газа ГТС за расчетный период времени, тыс. м3.
ТГ ГТС за расчетный период времени вычисляется по формуле
Qгтс =
тг
R
∑
Qкс ,
тг
(14)
где
Qкс тг
i=1 i
– объем ТГ, расходуемый КС, тыс. м3;
R – количество КС в ГТС.
Газ на ПТН ГТС вычисляется суммированием по всем КС и ЛЧ:
R Ф
Qгтс
=∑Qкс
+ ∑Qлч,
птн птн птн
i=1
i i=1 i
(15)
где
Qлч
птн
– объем природного газа, расходуемый на ПТН ЛЧ, тыс. м3, вычисляется в соот-
ветствии с Методикой [7];
Ф – количество линейных участков.
Величина технологических потерь газа ГТС рассчитывается по формуле
R Ф
Qгтс =∑Qкс
+ ∑Qлч,
тп тп тп
i=1
i i=1 i
(16)
где
Qкс тп
величина ТП газа на i-й КС, тыс. м3; рассчитывается по формуле (8);
i
Qлч тп
величина ТП газа на i-м участке ЛЧ, тыс. м3; измеряется согласно Методике [4].
i
Расход электроэнергии на СТН ГТС за расчетный период времени тыс. кВт·ч, вычисляют по формуле
,
Wгтс стн
Wгтс =W гтс +W гтс ,
стн эк птн
(17)
где
Wгтс эк
– расход электроэнергии на компримирование ГТС за расчетный период време-
ни, тыс. кВт·ч;
Wгтс
птн
– расход электроэнергии на прочие технологические нужды ГТС за расчетный
период времени, тыс. кВт·ч.
Расход электроэнергии на компримирование ГТС вычисляется по формуле
R1
∑
Wгтс =
эк
Wкc ,
эк
(18)
i=1 i
где R1– количество КС с электроприводными КЦ.
Расход электроэнергии на ПТН ГТС вычисляется по формуле
R Ф
Wгтс =∑Wкс
+ ∑W ЛЧ,
(19)
птн птн птн
i=1
i i=1 i
где
WЛЧ
птн
– расход электроэнергии на ПТН i-й ЛЧ, тыс. кВт·ч, вычисляемый по формуле
i
WЛЧ =
птн
WСКЗлч птн
+W ГРС
птн
+W ЭПлч ,
птн
(20)
W СКЗлч – расход электроэнергии на СКЗ линейной части магистрального газопрово-
птн
да, тыс. кВт·ч, измеряется (СИ технического учета электроэнергии);
WГРС
птн
– расход электроэнергии на технологические нужды ГРС, тыс. кВт·ч, измеря-
ется (СИ технического учета электроэнергии);
W ЭПлч – расход электроэнергии на электроприемники ЛЧ магистрального газопрово-
птн
да, тыс. кВт·ч, измеряется (СИ технического учета электроэнергии).
стн
Суммарный расход ТЭР на СТН ГТС Вгтс
, т у.т. вычисляется по формуле
Вгтс =k
⋅ Qгтс + k
⋅W гтс
(21)
стн г стн ээ стн .
Количество тепловой энергии, расходуемой в ГТС за расчетный период Гкал, вычисляется суммированием по всем КС:
Qгтс ,
стн
R
∑
Qгтс = Qкс ,
стн
(22)
i=1
ТЭi
где Qкс –
ТЭi
количество тепловой энергии, потребляемой i-й КС за расчетный период, Гкал;
используются расчетные данные службы энергетики ЛПУ.
Порядок составления топливно-энергетических балансов ГТС
Общие положения.
По способу разработки топливно-энергетические балансы (далее – энергобалансы) ГТС являются опытно-расчетными, поскольку для их определения используют как фактические результаты измерений расходов энергоносителей, так и их расчетные значения.
По временным критериям энергобалансы ГТС являются отчетными, т.к. строятся на базе данных документального обследования за расчетный период, как правило за год.
Составляют следующие виды энергобалансов ГТС:
энергобаланс ГТС по потребляемому природному газу на СТН;
энергобаланс ГТС по потребляемой электроэнергии на СТН;
энергобаланс ГТС по потребляемой тепловой энергии.
По форме составления энергобалансы ГТС являются аналитическими, т.е. в них представляют разделение энергоносителя на полезный расход и потери, а также сравнивают фактический и нормативный расход, что позволяет выявлять потенциал энергосбережения.
Анализ аналитических энергобалансов ГТС должен проводится в следующем порядке:
исследование структуры расхода ТЭР;
определение расходов ТЭР и сравнение их с нормативными значениями;
определение потерь энергоресурсов и их анализ.
Основой для разработки и анализа аналитических энергобалансов ГТС являются фактические показатели расхода ТЭР. Кроме этого, для анализа экономической эффективности расходования ТЭР необходимы технико-экономические характеристики энергоносителей, включающие:
стоимость газа, расходуемого на СТН;
стоимость покупной электрои тепловой энергии;
график годового (по месяцам) потребления энергоносителей.
Аналитический энергобаланс расхода природного газа на СТН ГТС.
Аналитический энергобаланс расхода природного газа на СТН ГТС является расходным, состоящим из двух величин – полезного расхода (топливного газа и газа на прочие технологические нужды) и фактических технологических потерь газа; расчет проводят по формуле (13). Значения статей расхода газа на СТН заполняют на основании фактических данных, представленных службами дочернего общества (организации) в соответствии с 7.2 настоящего стандарта. Аналитический энергобаланс расхода природного газа на СТН ГТС представлен
в виде таблицы 7.1.
Анализируют информацию, представленную в таблице 7.1, и делают выводы об энергобалансе природного газа по статьям расхода и сравнивают с нормативными значениями.
Вычисляют
ΔQгтс,
тг
ΔQгтс ,
птн
ΔQгтс – отклонения фактических величин расхода и потерь
тп
газа от нормативных значений:
,
ΔQгтс =Qгтс −П гтс тг тг тг
(23)
ΔQгтс
=Qгтс −П гтс
,
птн птн птн ,ΔQгтс =Qгтс −П гтс тп тп тп
,
ΔQгтс =Qгтс −П гтс стн стн стн
(24)
(25)
(26)
где
Пгтс,
тг
Пгтс ,
птн
Пгтс,
тп
Пгтс стн
– нормативные значения: расхода ТГ, расхода газа на ПТН,
потерь газа ГТС, суммарного расхода газа на СТН.
Расчет нормативных значений расходов газа на ПТН для ЛЧ, ГРС, ГИС производится в соответствии с Методикой [7].
Расчет нормативных значений расходов ТГ, газа на ПТН, потерь газа КС и ЛЧ произ-
водится в соответствии с Методикой [8].
При
ΔQгтс ≥ 0
тг
проводится углубленный анализ причин превышения величины
топливного газа над нормативным, в том числе по КС. При этом используются показатели системной и локальной энергоэффективности в соответствии с 9.1, 9.2 данного стандарта.
Таблица 7.1 – Аналитический энергобаланс расхода природного газа на СТН ГТС за 200…г.
Показатель
Размерность
Формула, источник информации
Значение показателя
I кв.
II кв.
III кв.
IV кв.
За год
1 Фактический расход газа на СТН ГТС всего, в т.ч.
тыс. м3
п. 1.1 + п. 1.2
+ п. 1.3
1.1 Топливный газ
тыс. м3
Формула (14 )
1.2 Прочие технологические нужды ГТС всего, в т.ч.
тыс. м3
п.1.2.1+ п.1.2.2
1.2.1 расход газа на ПТН КС *
тыс. м3
расчет
1.2.2 расход газа на ПТН ЛЧ
тыс. м3
расчет [7]
1.3 Технологические потери газа, в т.ч.
тыс. м3
п.1.3.1+ п.1.3.2
1.3.1 ТП газа на КС
тыс. м3
измерение [4]
1.3.2 ТП газа на ЛЧ
тыс. м3
измерение [4]
2 Потери газа из-за аварий **
тыс. м3
Данные ПДС
3 Нормативный расход газа на СТН
тыс. м3
п. 3.1 + п. 3.2 +
+ п. 3.3
3.1 Нормативный расход ТГ
тыс. м3
расчет по [8]
3.2 Нормативный расход газа на ПТН ГТС всего, в т.ч.
тыс. м3
расчет по [8]
3.2.1 на ПТН КС
тыс. м3
расчет по [8]
3.2.2 на ПТН ЛЧ
тыс. м3
расчет по [8]
3.3 Нормативные ТП ГТС
тыс. м3
расчет по [8]
3.3.1 на КС
тыс. м3
расчет по [8]
3.3.2 на ЛЧ
тыс. м3
расчет по [8]
4 Стоимость газа на СТН
руб./тыс. м3
Прейскурант цен
* Расчет по п. 1.2.1 проводится по методике, утвержденной в дочернем обществе.
** Потери газа в результате аварий представляют в актах, утвержденных в дочернем обществе установленным порядком.
При
ΔQгтс ≥ 0
птн
проводится углубленный анализ причин превышения величины газа,
расходуемого на ПТН над нормативным значением, в том числе по объектам ГТС. При этом исполь-
зуются показатели локальной энергоэффективности в соответствии с 9.2 данного стандарта.
При
ΔQгтс ≥ 0
тп
необходимо провести углубленный анализ причин превышения
фактических потерь газа по сравнению с нормативным значением, в том числе по объектам ГТС. Необходимо вычислить СКО расчета оценки ТП газа ГТС.
Исходные данные и порядок оценки погрешности расчета технологических потерь газа балансовым методом представлены в приложении А. Используя результаты проведенных вычислений, необходимо сделать выводы о точности и достоверности коммерческого и технического учета газа.
Аналитический энергобаланс расхода электроэнергии на СТН ГТС.
Уравнение энергобаланса расхода электроэнергии на СТН ГТС представлено суммой балансов расходов электроэнергии для всех ЛПУ, входящих в состав дочернего общества:
R
∑(W +W
−W кс
− W лч− W
– ΔW
)= 0,
(27)
i=1
эс эсн стн птн п ЛПУ
i i i i i i
i
где Wэс– количество электроэнергии, поступившей от i-й энергосети, тыс. кВт·ч;
i
Wэсн– количество электроэнергии, выработанной i-й ЭСН, тыс. кВт·ч ;
Wкс
стнi
Wлч
птнi
расход электроэнергии на СТН i-й КС, тыс. кВт·ч;
расход электроэнергии на ПТН i-й ЛЧ, тыс. кВт·ч;
п
W – количество электроэнергии, отпущенной i-му потребителю на сторону, тыс. кВт·ч;
i
i
ΔWЛПУ– величина суммарных потерь электроэнергии в i-й ЛПУ, тыс. кВт·ч;
R – количество ЛПУ.
В таблице 7.2 представлена форма аналитического энергобаланса расхода электроэнергии на СТН ГТС за расчетный период.
Все составляющие энергобаланса расхода электроэнергии, за исключением потерь электроэнергии в ЛПУ, следует принимать на основании измерений с помощью СИ – счетчиков коммерческого учета и счетчиков технического учета электроэнергии.
Потери электроэнергии в ЛПУ в электрических сетях, силовых трансформаторах и других элементах электрооборудования рассчитываются согласно Методике [5].
Для анализа и обеспечения достоверности учета расхода электроэнергии
необходимо рассчитать и сравнить значения фактического (НБф) и допустимого (НБд) небалансов в соответствии с Типовой инструкцией [9].
Таблица 7.2 – Аналитический энергобаланс расхода электроэнергии на СТН ГТС за 200… г.
Показатель
Размерность
Формула, источник информации
Значение показателя
I кв.
II кв.
III кв.
IV кв.
За год
1 Поступление электроэнергии от энергосети
тыс. кВт·ч
Коммерческие СИ
2 Фактический расход электроэнергии на СТН ГТС всего, в т.ч.
тыс. кВт·ч
п.2.1+п.2.2
2.1 На компримирование газа
тыс. кВт·ч
Формула (18)
2.2 Прочие технологические нужды ГТС всего, в т.ч.
тыс. кВт·ч
Формула (19)
2.2.1 расход электроэнергии на ПТН КС
тыс. кВт·ч
Технические СИ
2.2.2 расход электроэнергии на ПТН ЛЧ
тыс. кВт·ч
Технические СИ
3 Выработано электроэнергии на ЭСН
тыс. кВт·ч
Технические СИ
4 Отпущено потребителям на сторону
тыс. кВт·ч
Технические СИ
5 Нормативный расход электроэнергии на СТН ГТС всего, в т.ч.
тыс. кВт·ч
Расчет СТО Газпром
3.3-2-001
5.1 Нормативный расход электроэнергии на компримирование газа
тыс. кВт·ч
Расчет СТО Газпром
3.3-2-001
5.2 Нормативный расход электроэнергии на ПТН ГТС всего, в т.ч.
тыс. кВт·ч
Расчет СТО Газпром
3.3-2-001
5.2.1 нормативный расход электроэнергии на ПТН КС
тыс. кВт·ч
Расчет СТО Газпром
3.3-2-001
5.2.2 нормативный расход электроэнергии на ПТН ЛЧ
тыс. кВт·ч
Расчет СТО Газпром
3.3-2-001
5.3 Нормативные потери электроэнергии
тыс. кВт·ч
Расчет [5]
на КС
тыс. кВт·ч
Расчет [5]
на ЛЧ
тыс. кВт·ч
Расчет [5]
6 Стоимость электроэнергии
руб./тыс.кВт·ч
Данные служб отделов энергетики ЛПУ
Значение фактического небаланса должно быть меньше или равно значению допустимого небаланса, т.е.
НБ
ф≤ НБД.
(28)
Фактический небаланс (НБф) для каждого ЛПУ определяется по составляющим ежемесячного баланса электроэнергии и рассчитывается по формуле
W +W
−W кс−W лч−W
– ΔW
НБ= эс эсн стн птн п ЛПУ ⋅100 %.
(29)
ф Wэс +Wэсн
Значение допустимого небаланса рассчитывается по формуле
k m
НБ = ± ∑δ 2
d 2
+ ∑δ 2
⋅ d 2 ,
(30)
Д п п о о
i=1 i i
i=1 i i
где δni– суммарная относительная погрешность i-го СИ коммерческого учета поступившей
электроэнергии, %;
δoi– суммарная относительная погрешность i-го СИ технического учета расходуемой
электроэнергии, %;
dпi– коэффициент, равный доле поступившей электроэнергии через i-е СИ коммерческого учета электроэнергии;
dоi– коэффициент, равный доле расходуемой электроэнергии через i-е СИ технического учета электроэнергии.
Коэффициенты dп, dорассчитываются по формуле
i
W
dп= W ,
п
d = Wi,
o W
(31)
(32)
о
где Wi– количество электроэнергии, учтенной i-м СИ за отчетный период;
Wп, Wo– суммарное количество электроэнергии, соответственно поступившей и расходуемой за отчетный период.
Для анализа экономической эффективности расходования покупной электроэнергии используется информация о тарифах на электроэнергию по энергосистемам.
7.3.4 Аналитический энергобаланс расхода тепловой энергии в ГТС.
В таблице 7.3 представлена форма аналитического баланса потребления тепловой энергии в ГТС.
Все составляющие энергобаланса тепловой энергии, за исключением потерь тепловой энергии в ЛПУ, следует принимать на основании измерений с помощью СИ – счетчиков технического учета тепла.
Таблица 7.3 – Аналитический энергобаланс расхода тепловой энергии ГТС за 200… г., Гкал.
Показатель
Размерность
Формула, источник информации
Значение показателя
I кв.
II кв.
III кв.
IV кв.
За год
1 Фактический расход тепловой
энергии всего, в т.ч.
Гкал
Технические
СИ
1.1 На технологические нужды
основного производства (ТНОП)
Гкал
Технические
СИ
1.2 На технологические нужды вспомогательного производства (ТНВП)
Гкал
Технические СИ
1.3 На непроизводственные нужды
Гкал
Технические
СИ
2 Выработано собственными
котельными
Гкал
Технические
СИ
3 Отпущено потребителям на сторону
Гкал
Технические
СИ
4 Нормативный расход тепловой
энергии на ТНОП
Гкал
Расчет *
5 Нормативный расход тепловой
энергии на ТНВП
Гкал
Расчет *
6 Нормативные потери тепловой
энергии
Гкал
Расчет [10]
7 Стоимость тепловой энергии
руб./Гкал
Данные
служб отделов энергетики ЛПУ
* Соответствующие нормативные значения составляющих расходов тепловой энергии должны быть рассчитаны согласно СТО Газпром РД 39-1.19-126 и ГОСТ Р 51379 (приложение Н).
Этап инструментального обследования
Требования к инструментальному обследованию объектов ГТС
Инструментальное обследование объектов ГТС заключается в проведении измерений параметров технологических процессов в КЦ, КС, ЛЧ с определенной точностью и обработке полученных данных с целью расчета фактических показателей энергоэффективности ГТС.
Инструментальные измерения в КЦ, КС, ЛЧ являются базовыми, поскольку включают получение необходимых параметров для оценки фактических локальных и системных показателей энергоэффективности ГТС. Инструментальные измерения в КЦ, КС, ЛЧ проводятся по отдельным методикам, утвержденным в ОАО «Газпром» в установленном порядке.
Для измерений используется имеющийся в газотранспортном дочернем обществе (организации) парк СИ, как стационарных, так и переносных. Средства измерения должны быть поверены.
Кроме того, для проведения измерений могут быть использованы портативные СИ, имеющиеся в энергоаудиторских фирмах. К этим СИ предъявляются следующие требования:
СИ должны быть из числа внесенных в Государственный реестр средств измерений, допущенных к применению в Российской Федерации;
СИ должны иметь действующие свидетельства о поверке.
Требования к точности расчета показателей энергоэффективности
В общем виде расчетные формулы для показателей энергоэффективности представляют в виде функциональной зависимости
У = F (x1,x2,..., xn), (33)
где У – показатель энергоэффективности;
x1, x2,..., xn– параметры (расход газа, механическая мощность, давление, температура, количество электрической энергии, электрическая мощность и др.).
Параметры измеряются или рассчитываются по определенным зависимостям. Погрешности результатов измерений или расчетов параметров вызваны инструментальными или методическими погрешностями.
Порядок оценки погрешностей результатов измерений в соответствии с Рекомендациями [11] состоит в следующем:
анализ уравнений измерения (расчетных формул);
выявление всех источников погрешности (неопределенности) измерений (расчета) и их количественное оценивание;
введение поправок на систематические погрешности (эффекты), которые можно исключить.
В качестве характеристики погрешности расчета показателя энергоэффективности используется суммарное среднеквадратическое отклонение (СКО), SУ, характеризующее случайные погрешности результатов измерений (расчета) параметров, входящих в формулу расчета показателя.
С учетом того, что случайные погрешности параметров распределены по нормальному закону и не коррелированы между собой, СКО оценки погрешности показателя энергоэффективности определяются в соответствии с Рекомендациями [11] по формуле
S = ±
к⎛ ∂F ⎞ 2
∑
⋅ σ 2⎡х ⎤,
У ⎜∂х ⎟ ⎣ i ⎦
i=1 ⎝
i⎠ ном
(34)
где
⎛ ∂F ⎞
⎜ ∂х ⎟
– i-й коэффициент влияния, рассчитываемый для номинальных значений вхо-
⎝ i⎠
дящих в него величин;
σ[ xi]– i-е СКО оценки параметров, входящих в формулу (33).
Пример оценки среднеквадратической погрешности расчета показателя энерго-
эффективности.
Формула расчета удельного расхода топливного газа КЦ имеет следующий вид:
Qкц
Екц =
тг
тг⋅103.
L
кц
КЦ,
СКО оценки относительной погрешности расчета удельного расхода топливного газа
S , определяется по формуле
δЕкц тг
=± σ 2δ Qкц
+ σ 2δ L
S
δЕкц тг
[ тг] [
кц],
(35)
где
σ[δ Qкц] – СКО относительной погрешности измерения расхода топливного газа КЦ;
Точность результата измерений расхода топливного газа КЦ оценивается с уче-
том классов точности современного парка технических СИ расхода газа в соответствии с ГОСТ 8.563.1, ГОСТ 8.563.2, ГОСТ 8.563.3. С учетом того, что погрешность расхода топливного
газа КЦ,
δ Qкц, обусловлена случайными погрешностями измерений, величина СКО относи-
тг
тельной погрешности результата измерений расхода топливного газа КЦ принимается равной
σ [δ Qкц]= ± 2,5 %.
тг(36)
Относительная погрешность расчета политропной работы КЦ, δLкц, определя-
ется по формуле
δLкц= δQкц+ δz1кц+ δT1кц+ 0,3·(δP2– δP1), (37)
где δQкц– относительная погрешность измерения расхода газа, транспортируемого КЦ; δz1кц– относительная погрешность расчета коэффициента сжимаемости газа на входе в КЦ; δT1кц– относительная погрешность измерения температуры газа на входе в КЦ;
δP1, δP2– относительные погрешности измерения давления газа на входе и выходе из КЦ.
Слагаемые, входящие в выражение (37) обусловлены случайными погрешностями
измерений (расчета) соответствующих величин. СКО оценки относительной погрешности расчета политропной работы КЦ определяется по формуле
Формируют требования к точности измерений (расчета) входящих в выражение (38) параметров:
СКО относительной погрешности результата измерения расхода газа, транспортиру-
емого КЦ σ[δQкц] – не более ± 5 %;
СКО относительной погрешности расчета коэффициента сжимаемости газа
σ[δz1кц] – не более ± 1 %;
СКО относительной погрешности результата измерения температуры на входе в КЦ
σ[δT1кц] – не более ± 1%;
СКО относительной погрешности результата измерения давления газа на входе и
выходе КЦ σ[δP1кц], σ[δP2кц] – не более ± 1 %.
Примечание – Расход газа, транспортируемого КЦ, может быть определен с помощью изме-
рения перепада давления на входных устройствах нагнетателей с помощью нестандартных сужающих
устройств согласно ГОСТ 8.563.2. С учетом их поверки величина σ[δQкц] не должна превышать ± 5 %.
При отсутствии измерений расхода газа через ЦБН по конфузору можно определять расход газа
ЦБН и КЦ косвенным методом, используя характеристику ЦБН «приведенная относительная внутрен-
няя мощность – приведенная объемная производительность» в соответствии с Инструкцией [12] и
Каталогом [13].
С учетом точностных характеристик параметров, входящих в выражение (38), величи-
на СКО оценки относительной погрешности расчета политропной работы КЦ σ[δQкц] – не более ± 5,1 % .
Величина СКО оценки относительной погрешности расчета удельного расхода
топливного газа КЦ с учетом (36), (38) равна S
кц= 5,7 %.
δ Етг
Представленные в 8.2 требования к точности расчетов показателей энергоэффективности должны обеспечиваться СИ, приведенными в таблице Ж.1 (приложение Ж).
Аналогичным способом рассчитывают оценки погрешности остальных показателей энергоэффективности КЦ.
Оценки погрешностей показателей энергоэффективности КС, ГТС определяют аналогично на основе формулы (34) с учетом требований к погрешностям СИ коммерческого и технического учета расхода газа и электроэнергии на собственные технологические нужды технологических объектов ГТС.
Аналитический этап энергоаудита
Состав показателей энергоэффективности объектов ГТС
На этом этапе энергоаудита проводится вычисление и анализ показателей энергоэффективности объектов ГТС.
При анализе эффективности использования ТЭР объектов ГТС используют показатели энергоэффективности, характеристика которых представлена в таблице 9.1.
Т а б л и ц а 9.1 – Характеристика показателей энергоэффективности объектов ГТС
4.1 Удельный показатель эффективности расхода газа на СТН КЦ
м3/(млн м3·км)
Экц стн
г
На единицу ЭТТР КЦ
4.2 Удельный показатель эффективности расхода электроэнергии на СТН КЦ
кВт·ч/(млн м3·км)
Экц стн
ээ
На единицу ЭТТР КЦ
5 Показатель энергоэффективности линейного участка ГТС
кг у.т./км
Э
лу
На единицу длины линейного участка
Показатели локальной энергоэффективности ГТС
6 Удельный расход ТЭР КС
кг у.т./кВт·ч
Екц тэр
На единицу политропной работы сжатия
6.1 Удельный расход ТГ КЦ
кг у.т./кВт·ч
Екц тг
На единицу политропной работы сжатия
6.2 Удельный расход газа на ПТН КЦ
м3/кВт·ч
Екц
птн
На единицу политропной работы сжатия
6.3 Удельные технологические потери газа КЦ
м3/кВт·ч
Екц тп
На единицу политропной работы сжатия
6.4 Удельный расход электроэнергии на компримирование КЦ
кВт·ч/кВт·ч
Екц эк
На единицу политропной работы сжатия
Расчет и анализ показателей системной энергоэффективности ГТС
Удельный расход природного газа на СТН ГТС ется по формуле
Егтс ,
стн
м3/(млн м3·км), вычисля-
Егтс стн
Qгтс
= стн ,
Агтс
ттр
(38)
где
Qгтс стн
Агтс ттр
расход природного газа на СТН ГТС за расчетный период времени, тыс. м3;
ТТР ГТС, млрд м3·км, вычисляемая по формуле
Ф
∑
Агтc = Q ⋅ L ,
ттр i i
i=1
Qi– объем газа, транспортируемого по i-му участку ГТС, млрд м3; данные ПДС;
Li– длина i-го линейного участка, км, данные ПДС;
Ф – количество линейных участков.
(39)
В таблице 9.2 приведены основные параметры, необходимые для расчета и анализа системного показателя энергоэффективности ГТС – удельного расхода газа на СТН ГТС.
Т а б л и ц а 9.2 – Показатель энергоэффективности ГТС
Показатель
Размерность
Формула, источник информации
Значение показателя
I кв.
II кв.
III кв.
IV кв.
За год
1 ТТР ГТС
млрд м3·км
Формула (39)
2 Объем газа, расходуемый на СТН ГТС
тыс. м3
Формула (13)
3 Удельный расход газа на СТН ГТС
м3/(млн м3·км)
Формула (38)
4 Норма расхода газа на СТН ГТС
м3/(млн м3·км)
Доводится ОАО «Газпром»
Производят расчет фактического удельного расхода газа на СТН ГТС (по кварталам и за год) и сравнивают его с соответствующими значениями нормы расхода газа на СТН ГТС.
Удельный расход газа на СТН ГТС на единицу ЭТТР расчетный период времени вычисляется по формуле
Qгтс
Эгтс стн
г
, м3/(млн м3·км), за
Эгтс
= стн⋅103,
(40)
стн гтс
г А
эттр
где
Qгтс стн
Агтс эттр
объем газа, расходуемого на СТН ГТС за расчетный период, тыс. м3;
– ЭТТР ГТС, млн м3·км, определяемая по формуле
Агтс = А − А + А
– А + Aкс
–Акс
(41)
эттр вх вых пост отб эттр стн ,
Авых– ЭТТР газового потока, полученного в начале газопровода (от газодобывающего или газотранспортного предприятия), млн м3·км;
Авх – ЭТТР газового потока, отдаваемого следующему газопроводу, млн м3·км;
Aкс
эттр
Акс стн
ЭТТР, совершаемая КС, млн м3·км;
ЭТТР, совершаемая газовым потоком, отдаваемым на СТН КЦ, млн м3·км;
Апост– ЭТТР газового потока, получаемого с путевыми поступлениями газа, млн м3·км;
Аотб– ЭТТР газового потока, отдаваемого с путевыми отборами газа (потребители, межсистемные перетоки), млн м3·км.
Составляющая Авхвычисляется по формуле
А = с ⋅ Р 2 ⋅ Q ,
вх вх вх
(42)
где Pвх, Qвх– давление и величина объема поступления газа в начале газопровода, кгс/см2и млн м3, измеряются;
c – константа для согласования размерностей, при измерении давления в кгс/см2,
с = 3,912·10-2.
Составляющую Авыхвычисляют по формуле
А = с ⋅ Р 2 ⋅ Q ,
вых вых вых
где Pвых, Qвых– давление и объем отбора газа в конце газопровода, кгс/см2и млн м3.
Составляющая Апоствычисляется по формуле
(43)
I
А = с ⋅ ∑ Р 2 ⋅ Q
пост
( пр пр ),
(44)
i=1 i i
где I – количество притоков газа;
Pпр, Qпр– давление и объем притока газа в точке i-го путевого притока, кгс/см2и млн м3.
i i
Составляющая Аотбвычисляется по формуле
J
А = с ⋅ ∑ Р 2 ⋅ Q
отб
( отб отб ),
(45)
j=1 j j
где J – количество отборов газа;
Pотб, Qотб– давление и объем отбора газа в точке j-го путевого отбора, кгс/см2и млн м3.
j j
Составляющая
Акс
эттр
вычисляется по формуле
Акc
S
= ∑Акц,
(46)
эттр эттр
i=1 i
где
Акц
эттр
i
эквивалентная товаротранспортная работа i-го КЦ, вычисляется по формуле
Aкц
с z −1
Т−1
Р 2 Р 2 Q
эттр =
1 ⋅ 1кц ⋅
1кц ⋅νкц ⋅(
2кц −
1кц )⋅
кц ,
(47)
с1– константа для согласования размерностей, при измерении давления в кгс/см2принимается равной 10,138;
z1кц– коэффициент сжимаемости газа по параметрам на входе в КЦ;
Т1кц– температура газа на входе в КЦ, К, измеряется;
vкц– коэффициент, учитывающий потери давления в обвязке КЦ, вычисляемый по формуле
ΔР + ΔР
ν = 1− 2кц 1кц ,
(48)
кц Р
1
2кц −Р кц
ΔP1кц, ΔP2кц– потери давления в технологических коммуникациях на входе и выходе
КЦ, кгс/см2, измеряется;
Qкц– объем газа, транспортируемый КЦ за расчетный период времени, млн·м3, измеряется (или рассчитывается);
P1кц, P2кц– давление на входе и выходе нагнетателей КЦ, кгс/см2, измеряется.
Коэффициент сжимаемости газа вычисляется согласно Методике [8] по формуле
Т а б л и ц а 9.4 – Показатели энергетического вклада линейных участков ГТС
Показатель энергоэффективности
Размерность
Обозначение
Источник, формула
Величины
ЛУ1-2
ЛУ2-3
…
1 Удельный показатель эффективности линейного участка
млн м3·км/км
Элу
Формула (56)
2 Норма эффективности линейного участка
млн м3·км/км
[Элу]н
Формула (60)
Анализ энергоэффективности распределения газовых потоков по ГТС. Определяют производительность подсистем (газопроводов) на рассматриваемом режи-
ме. Оценивают имеющийся запас производительности каждой подсистемы (газопровода) по отношению к предварительно рассчитанной их технически возможной производительности,
соответствующей реальному состоянию линейной части и КС и условиям работы. Определяют
показатель энергоэффективности
Эгтс тэр
каждой подсистемы (газопровода) по формуле (51).
Определяют возможность догрузки подсистем (газопроводов), имеющих пониженные значения показателя энергоэффективности, за счет организации перетоков газа из менее экономичных подсистем (газопровода) в более экономичные. Формируют варианты загрузки, в т.ч.:
вариант возможной дозагрузки подсистемы (газопровода) без проведения мероприятий по повышению технически возможной производительности подгружаемой подсистемы (газопровода);
вариант дозагрузки с проведением специальных мероприятий по ликвидации «энергетических узких мест», ограничивающих технически возможную производительность подгружаемой подсистемы (ввод мощностей КС, реконструкция КС и линейных участков) с пониженным разрешенным давлением и т.п.
Проводят гидравлический расчет ГТС по указанным двум вариантам догрузки и определяют соответствующие возможности по снижению суммарных энергозатрат и повышению показателя энергоэффективности ГТС.
Анализ энергоэффективности распределения нагрузки между КС ГТС Рассматривают возможность перераспределения нагрузки в цепочке КС с целью:
повысить загрузку более энергоэффективных КС за счет разгрузки менее энергоэффективных;
повысить выходные давления КС на «энергетических узких местах».
Выполняют гидравлические расчеты режимов ГТС с учетом указанных мероприятий,
определяют соответствующие показатели энергоэффективности
Экс
тэр
и тем самым определя-
ют резервы улучшения показателей энергоэффективности газопроводов за счет оптимизации распределения нагрузки между КС.
Формируют варианты по ликвидации «энергетических узких мест», т.е. предлагают технические мероприятия, позволяющие реально увеличить выходные давления КС за «энергетическими узкими местами».
Выполняют гидравлические расчеты газопроводов с учетом упомянутых технических мероприятий, определяют соответствующие суммарные энергозатраты по подсистемам (газопроводам) и тем самым определяют резервы повышения показателей энергоэффективности газопроводов за счет ликвидации «энергетических узких мест».
Пример расчета и анализа показателей энергоэффективности ГТС приведен в приложении В.
Расчет и анализ показателей локальной энергоэффективности ГТС
Удельный расход ТГ КЦ
Е кц , кг у.т./кВт·ч, вычисляется по формуле
тг
Екц =
тг
Qкц
тг ⋅
L
кц
Qp н
7000
⋅103,
(62)
где
Qкц тг
Qр н
– объем ТГ КЦ, расходуемого за расчетный период времени, тыс. м3, измеряется;
объемная низшая теплота сгорания газа, ккал/м3;
Lкц– политропная работа сжатия КЦ за расчетный период времени, кВт·ч, вычисляемая согласно [8] по формуле
L = 320,25 ⋅ z
⋅T ⋅ Q
⋅(ε0,3–1),
(63)
кц 1кц 1кц кц кц
z1кц– коэффициент сжимаемости газа по параметрам на входе в КЦ, вычисляемый по формуле (48);
T1кц– температура газа на входе в цех, К, измеряется;
Qкц– объем газа, транспортируемого КЦ за расчетный период времени, млн м3; измеряется (или используется расчетные данные ПДС дочернего общества);
εкц– степень повышения давления газа в КЦ, вычисляемая по формуле
Р
ε = 2кц ,
(64)
кц Р
1кц
P1кц, P2кц– давление на входе и выходе нагнетателей КЦ, МПа, измеряется.
Удельный расход природного газа на ПТН КЦ
Е кц, м3/кВт·ч, вычисляется как
птн
для газотурбинных, так и для электроприводных КЦ по формуле
Екц
птн
Qкц
= птн ,
N кц⋅ τ
уст
(65)
где τ – календарное время работы КЦ, ч;
Nкц уст
– установленная мощность КЦ, тыс. кВт, вычисляемая по формуле
P
N кц= ∑N 0⋅ n ,
(66)
уст
e j
j=1 j
N 0 – номинальная мощность j-го ГПА, тыс. кВт·ч, приведена в таблице Г.2 (прило-
e
j
жение Г);
nj– количество ГПА в КЦ j-го типа.
Удельные технологические потери природного газа в КЦ
Е кц, м3/кВт·ч, вычисля-
тп
ются как для газотурбинных, так и для электроприводных КЦ по формуле
Qкц
Екц =
тп
тп .
N кц⋅ τ
уст
(67)
Удельный расход электроэнергии на компримирование газа КЦ кВт·ч/кВт·ч, вычисляется по формуле
Eкц ,
эк
Екц =
эк
Wкц эк
L
кц
⋅103.
(68)
Удельный расход ТЭР КЦ
Eкц тэр
, кг у.т./кВт·ч, вычисляется по формуле
Екц тэр
Вкц
= тэр⋅103.
L
кц
(69)
Удельный расход ТЭР на СТН КС
Eкс
тэр
, кг у.т./кВт·ч, вычисляется по формуле
Екс
тэр
Вкc
= тэр ⋅103,
L
кc
(70)
где Lкс– политропная работа сжатия КС, определяемая по формуле
S
∑
= ,
кс кц
(71)
L L
i=1 i
S – количество цехов на КС.
Определение показателей локальной энергоэффективности КЦ, КС проводят на основе данных, полученных при инструментальном обследовании. На этом этапе проводят измерения основных параметров, представленных в таблице 9.5. В качестве контрольного среднесуточного режима используется установившийся и стабильный во времени режим работы КЦ как по параметрам ГПА, так и по параметрам технологического газа.
Т а б л и ц а 9.5 – Исходные данные для расчета показателей локальной энергоэффективности КЦ
Исходные данные
Обозначение
Размерность
Источник информации
1 Тип нагнетателя
Данные отдела КС
2 Тип агрегата
Данные отдела КС
3 Количество установленных ГПА
nуст
ед.
Данные отдела КС
4 Количество работающих ГПА
nр
ед.
Данные отдела КС
5 Количество агрегатов, эксплуатирующихся с котлами-утилизаторами
nу
ед.
Данные отдела КС
6 Относительная плотность газа по воздуху
Δв
–
Данные химлаборатории
7 Фактический расход ТГ КЦ
qкц тг
млн м3/сут
Измерения
8 Давление на входе КЦ
Р1кц
МПа
Измерения
9 Давление на выходе КЦ
Р2кц
МПа
Измерения
10 Степень повышения давления газа в КЦ
εкц
–
Формула (64)
11 Коэффициент сжимаемости газа на входе в КЦ
z1кц
–
Формула (48)
12 Температура на входе в КЦ
T1кц
К
Измерения
13 Температура на выходе из КЦ
T2кц
К
Измерения
14 Плотность природного газа в стандартных условиях
ρ0
кг/м3
Данные химлаборатории
15 Низшая теплота сгорания ТГ при 20 °С и 1,013 МПа
Qр н
ккал/м3
Данные химлаборатории
16 Расход газа, перекачиваемого КЦ
qкц
млн м3/сут
Измерения (данные ПДС)
17 Политропная работа сжатия КЦ
Lкц
кВт·ч
Формула (63)
18 Расход электроэнергии на СТН, в т.ч.
Wкц
стн
ээ
тыс. кВт·ч
п. 18.1 + п. 18.2
18.1 на компримирование
Wкц эк
тыс. кВт·ч
Измерения
18.2 на ПТН
Wкц
птн
тыс. кВт·ч
Измерения
Для анализа эффективности расхода ТЭР КЦ рассчитываются нормативные показатели, приведенные в таблице 9.6.
Т а б л и ц а 9.6 – Нормативные показатели энергоэффективности КЦ
Нормативный показатель
Обозначение
Размерность
Источник информации
1 Номинальная мощность ГПА
N0
е
кВт
Табл. Г.2 (прилож. Г)
2 Индивидуальная норма расхода ТГ
H0
тг
кг у.т./кВт·ч
Табл. Г.3 (прилож. Г)
3 Норма расхода ТГ КЦ
Hкц тг
кг у.т./кВт·ч
Расчет согласно [8]
4 Нормативный расход ТГ КЦ
Пкц тг
млн м3
Расчет согласно [8]
5 Индивидуальная норма расхода электроэнергии на компримирование
Hо
эк
кВт·ч/кВт·ч
Табл. Г.4 (прилож. Г)
6 Норма расхода электроэнергии ЭГПА на компримирование
Нкц эк
кВт·ч/кВт·ч
Расчет согласно СТО Газпром 3.3-2-001
7 Нормативный расход электроэнергии на СТН КЦ
Пкц
эстн
тыс. кВт·ч
Расчет согласно СТО Газпром 3.3-2-001
Оценка эффективности использования ТЭР КЦ
Оценка эффективности использования ТГ производится в целом по КЦ посредством проведения измерений параметров работы и сравнением фактического удельного расхода ТГ с нормой расхода ТГ. По данным замеров производится расчет фактического удельного расхода ТГ КЦ.
Определяется отклонение фактического расхода ТГ КЦ от нормативного. В случае превышения фактического расхода ТГ над нормативным более чем на 5 % производятся дальнейшие испытания и анализ эффективности работы основных элементов ГПА.
При анализе причин превышения фактического расхода ТГ над нормативным оценивается:
влияние технического состояния привода, ЦБН и ГПА в целом с оценкой их показателей энергоэффективности и коэффициентов технического состояния по КПД и мощности;
эффективность режимов компримирования (выбор состава работающих в КЦ ГПА, схемы их включения, распределения нагрузки между ГПА, соответствие СПЧ ЦБН режимам компримирования, оптимальность режимов байпасирования газа).
Кроме того, необходимо оценить:
потери давления в технологических коммуникациях КЦ, технологических аппаратах (пылеуловители и АВО газа), на запорной арматуре с оценкой их соответствия расчетным значениям;
увеличение расхода природного газа и электроэнергии на компримирование при наличии рециркуляции газа из-за негерметичности запорной арматуры на рециркуляционных контурах.
Величина перерасхода ТГ КЦ при наличии рециркуляции газа через неплотную запорную арматуру на рециркуляционных контурах вычисляется по формуле
ΔQкц
= − k
⋅Qкц
(1
тг,рец
) ,
рец тг
(72)
где kрец– коэффициент, учитывающий рециркуляцию газа в технологической обвязке КЦ, вычисляемый по формуле
k = 1−
рец
r
∑qрец
j=1 j;
q
кц
(73)
j
qрец– величина рециркуляции газа в j-м рециркуляционном контуре технологической обвязки КЦ, тыс. м3/ч, измеряется.
Величина перерасхода ТГ КЦ из-за потерь давления в технологических коммуникациях КЦ вычисляется по формуле
ΔQкц
= (1− k )⋅ Qкц,
(74)
тг,c с тг
где kc– коэффициент, учитывающий влияние гидравлических сопротивлений обвязки КЦ, вычисляемый по формуле
⋅ε
k kад.сж.
M ΔР
k = 1−
c
ад.сж. кц
ε −1
kад.сж.
кц
⋅ ∑ i,
i
i=1 P
(75)
где kад.сж.– коэффициент адиабатического сжатия, kад.сж.= 0,22÷0,25;
ΔР
i – относительная величина потери давления газа в i коммуникации КЦ;
P
i
εкц– степень повышения давления газа в КЦ.
Величина kcрассчитывается с помощью таблицы 9.7, в которой представлены коэффи-
циенты влияния гидравлических сопротивлений коммуникаций цеха в зависимости от степени сжатия.
Т а б л и ц а 9.7 – Коэффициенты влияния гидравлических сопротивлений коммуникаций цеха в зависимости от степени сжатия
εкц
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
kад.сж.
k ⋅ε
ад.сж. кц
kад.сж.
ε −1
кц
10,0
5,7
3,9
3,1
2,6
2,3
Пример расчета и анализа показателей энергетической эффективности КЦ приведен в приложении Д.
Аналогично производится оценка эффективности использования электроэнергии КЦ (пункты 4,5 таблицы 9.8).
Т а б л и ц а 9.8 – Расчет показателей энергоэффективности КЦ
Показатель
Обозначение
Размерность
Источник информации
1 Фактический удельный расход ТГ КЦ
Екц тг
кг у.т./кВт·ч
Формула (62)
2 Отклонение фактического расхода ТГ КЦ от нормативного значения
ΔQкц
тг
%
Qкц −П кц
тг тг ⋅100
Пкц
тг
3 Удельный расход электроэнергии ЭГПА на компримирование
Eкц эк
кВт·ч/кВт·ч
Формула (68)
4 Отклонение фактического расхода электроэнергии ЭГПА на компримирование от нормативного значения
ΔW кц
эк
%
(Е кц− П кц)⋅ L
эк эк кц ⋅100
Пкц
эк
5 Отклонение фактического расхода электроэнергии на СТН от нормативного значения
ΔW кц
стн
%
Wкц −П кц
стн эстн ⋅100
Пкц
эстн
Инструментальные измерения в КС включают измерения фактических параметров: расхода ТГ КЦ, расхода перекачиваемого газа КЦ, расхода электроэнергии на компримирование и на ПТН КЦ, расхода газа котельной, расхода газа ЭСН имеющимися штатными CИ (раздел 8).
Измерения технологических потерь газа КЦ проводят на основе Методики [4].
Для анализа эффективности фактических показателей энергоэффективности КС рассчитывают нормативные показатели в соответствии с таблицей 9.9. Оценку эффективности использования ТЭР производят в целом по КС посредством проведения измерений и сравнения фактического расхода ТЭР КС с нормативными значениями расхода ТЭР.
Т а б л и ц а 9.9 – Нормативные показатели энергоэффективности КС
Нормативный показатель
Обозначение
Размерность
Источник информации
1 Нормативное значение расхода газа на СТН КС
Пкс
стн
тыс.м3
Расчет согласно [8]
2 Нормативное значение расхода электроэнергии на СТН КС
Пкс
эстн
тыс.кВт·ч
Расчет согласно СТО Газпром 3.3-2-001
Разработка энергосберегающих мероприятий
Одной из задач энергоаудита является разработка энергосберегающих мероприятий как на текущий период времени, так и на перспективу. В каждом ГТП существует Программа энергосбережения, разработанная на определенный период времени. Поэтому выводы энергоаудита по предлагаемым энергосберегающим мероприятиям должны дополнять или конкретизировать данную Программу или быть положены в основу вновь разрабатываемой Программы. Согласно Положению [1] на этом этапе необходимо провести:
разработку организационно-технических мероприятий по повышению эффективности использования ТЭР, определение перечня работ, необходимых для реализации конкретных энергосберегающих мероприятий;
определение экономии топлива и всех видов энергоносителей, достигаемой при реализации предложенных мероприятий, проведение оценки других факторов, влияющих на экономическую эффективность мероприятия (уровень надежности, численность эксплуатационного персонала и т.д.);
определение затрат и возможных сроков реализации мероприятий;
расчет экономической эффективности предлагаемых мероприятий с ранжированием их по срокам окупаемости.
Основной принцип, заложенный при формировании программы технологических энергосберегающих мероприятий, – первоочередная реализация мероприятий с минимальными затратами, которые дают максимальный энергосберегающий эффект.
Форма представления энергосберегающих мероприятий приведена в таблице Е.1 (приложение Е). В ней они располагаются по видам затрат ТЭР:
на технологические нужды основного производства;
на технологические нужды вспомогательного производства:
на технологические потери.
Все мероприятия должны быть ранжированы по категориям окупаемости: беззатратные, малозатратные, затратные.
Беззатратные – мероприятия, проводимые дочерними обществами по внедрению энергоэкономичных технологических режимов, соблюдению режима экономии и осуществляемые в порядке текущей деятельности предприятия.
Малозатратные – мероприятия со сроком окупаемости до 3 лет. Финансирование их может быть осуществлено за счет средств самого ГТП.
Затратные – мероприятия со сроком окупаемости до 6 лет. Финансирование этих мероприятий требует централизованного финансирования ОАО «Газпром» или инвестиций сторонних организаций.
Анализ окупаемости затрат на реализацию энергосбережения должен проводиться с учетом цен на энергоносители: на сэкономленный газ – по цене газа на СТН; на электроэнергию – по средней цене приведенного (двухставочного) тарифа; на тепловую энергию – по цене тарифа покупной тепловой энергии.
При выборе и обосновании энергосберегающих мероприятий следует ориентироваться на приоритетные направления энергосбережения, приведенные в таблице Е.2 (приложение Е):
оптимизация технологических режимов транспорта газа;
замена и модернизация ГПА;
капитальный ремонт линейных участков с пониженным разрешенным давлением;
поддержание КПД ГПА за счет их ремонта;
совершенствование технологических операций (сокращение количества пусковостановок ГПА, переход на остановку ГПА без стравливания, внедрение экономических схем продувки пылеуловителей, врезка отводов газа под давлением, снижение гидравлического сопротивления линейных участков до нормативного уровня за счет их очистки и т.д.);
устранение утечек и перетечек газа в коммуникациях КС и на ЛЧ магистральных газопроводов.
Приоритетные направления энергосбережения по экономии электроэнергии приведены в таблице Е.3 (приложение Е):
оптимизация режимов работы оборудования;
замена и модернизация оборудования;
улучшение техсостояния оборудования при ремонте;
внедрение АСКУЭ и усовершенствованных приборов учета электроэнергии;
внедрение рациональных схем освещения, отопления и вентиляции.
Приоритетные направления энергосбережения по экономии тепловой энергии приведены в таблице Е.4 (приложение Е):
режимно-наладочные работы на системах теплоснабжения;
мероприятия, связанные с модернизацией основного технологического оборудования (реконструкция котельных, замена горелочных устройств);
мероприятия, связанные с внедрением приборов учета, автоматизацией коммерческого учета в теплои водопотреблении;
мероприятия, связанные с дооснащением котельных приборами учета газа.
Существует ряд общих рекомендаций по энергосбережению в ГТП и ряд конкретных рекомендаций, относящихся к отдельным направлениям энергосбережения.
При оценке экономической эффективности энергосбережения необходимо определить следующие показатели:
капитальные затраты, тыс. руб.;
количество сэкономленного природного газа, электроэнергии, тепловой энергии, тыс. м3, тыс. кВт·ч, Гкал;
стоимостный эффект энергосбережения, тыс. руб.;
срок окупаемости мероприятия, лет;
экономическую эффективность мероприятия.
Капитальные затраты включают: проект, стоимость оборудования, стоимость материалов, монтаж и наладку, налоги и др. статьи.
Энергосберегающий эффект определяется как разница в потреблении ТЭР (газа, электроэнергии, тепловой энергии) объектами ГТС, возникающая при внедрении энергосберегающего мероприятия по сравнению с базовым вариантом.
Расчет энергосберегающего эффекта для транспорта газа представлен в Инструктивных материалах [14].
Sг = Цг· ΔVΣПГ,
(76)
Sээ= Цээ· ΔVΣЭЭ,
(77)
Sтэ= Цтэ· ΔVΣТЭ,
(78)
Стоимостные эффекты экономии природного газа, электроэнергии и тепловой энергии Sээ, Sтэ, тыс.·руб., вычисляются по формулам:
где Цг, Цээ, Цтэ– цены на газ, электроэнергию, тепловую энергию; руб./тыс. м3, руб./кВт·ч, руб./Гкал;
ΔVΣПГ, ΔVΣЭЭ, ΔVΣТЭ – суммарные величины сэкономленного природного газа, элек-
троэнергии, тепловой энергии; тыс.·м3; тыс. кВт·ч; Гкал.
Срок окупаемости мероприятия – время, необходимое, чтобы капиталовложения окупились.
Оценка экономической эффективности энергосбережения должна быть проведена в соответствии с Временными методическими указаниями [15]. В качестве показателей экономической эффективности предлагаемых энергосберегающих мероприятий используется накопленный чистый дисконтированный доход, внутренняя норма доходности, срок окупаемости (с учетом дисконтирования). Пример технико-экономической оценки энергосберегающих мероприятий приведен в таблицах Е.4, Е.5 (приложение Е).
10 Этап согласований и подготовки отчетной документации
На данном этапе производится оформление, согласование отчетной документации и ее сдача в установленном договором порядке согласно Положению [1].
По результатам энергоаудита (энергетического обследования) оформляются следующие документы (на бумажных и электронных носителях в PDF формате):
отчет о выполненном энергоаудите (энергетическом обследовании);
энергетический паспорт потребителя ТЭР дочернего общества (или вносятся изменения в существующий паспорт).
Дочернее общество (организация) ОАО «Газпром» изучает, делает замечания и визирует отчетную документацию, а также согласовывает перечень мероприятий по повышению эффективности использования ТЭР.
Энергетический паспорт потребителя ТЭР согласовывается Департаментом ТЭК Минпромэнерго России на основании соответствующего экспертного заключения Совета энергоаудиторских фирм нефтяной и газовой промышленности.
Отчет по энергоаудиту ГТС должен содержать описательную и аналитическую части. Отчет должен быть кратким и конкретным, все расчеты и материалы обследования сле-
дует выносить в приложения. Основные числовые данные надо представлять в виде таблиц и диаграмм. В описательной части представляется информация об объекте энергоаудита (энергетического обследования), имеющая отношение к вопросам энергоиспользования.
В аналитической части приводят расчет показателей энергоэффективности КЦ, КС, ГТС; анализ эффективности расходования ТЭР; энергосберегающие мероприятия.
Требования, предъявляемые к оформлению результатов энергоаудита, представлены в таблице 10.1.
Основные формы энергетического паспорта представлены в документе «Энергетический паспорт ...» [16]. Для показателей энергетической эффективности ГТС разработана форма Х энергетического паспорта «Показатели энергоэффективности ГТС», приведенная в приложении Ж.
Т а б л и ц а 10.1 – Требования к оформлению результатов энергоаудита
Требование, предъявляемое к результатам энергоаудита
Источник информации
Выходной результат
Составление топливно-энергетических балансов ГТС. Обобщение результатов анализа использования ТЭР по группам оборудования, технологическим процессам, видам топлива и энергоносителей
Раздел 8
Топливно-энергетические
балансы:
природный газ;
электроэнергия;
тепловая энергия
Расчет фактических показателей энергоэффективности и разработка мероприятий, направленных на повышение эффективности использования ТЭР по каждому показателю
Раздел 9
Показатели энергоэффективности КЦ, КС, ГТС
Анализ собранной информации и результатов обработки инструментального обследования.
Анализ причин несоответствия фактических и нормативных значений показателей энергоэффективности
Анализ эффективности расходования ТЭР КЦ, КС, ГТС
Разработка организационно-технических мероприятий по повышению эффективности использования ТЭР, определение перечня работ, необходимых для реализации конкретных энергосберегающих мероприятий.
Количественная оценка факторов, влияющих на экономическую эффективность мероприятий. Оценка стоимости предложенных энергосберегающих мероприятий и их ранжирование по экономической эффективности
Энергосберегающие мероприятия
Составление энергетического паспорта (или внесение корректировки в существующий энергетический паспорт)
Приложение Ж [16]
Энергетический паспорт
Приложение А
(обязательное)
Оценка погрешности расчета величины технологических потерь газа газотранспортной системы
А.1 Уравнение баланса газа газотранспортной системы
Уравнение баланса газа ГТС с транзитно-распределительным характером транспорта газа имеет вид
Q − Q
Q гтс+ Q
Q − Q
= 0,
(А.1)
вх. потр.
стн
з.г.с. вых. ав.
где Qвх.– объем газа, поступивший в ГТС;
Qпотр.– объем газа, переданный потребителям через ГРС;
Q
гтс стн
– объем газа, расходуемый на СТН ГТС;
Qз.г.с. – запас газа в системе за расчетный период;
Qвых.– объем газа, переданного другим ГТП или на экспорт;
Qав.– потери газа при авариях.
Объем газа, расходуемого на СТН ГТС Qстн, вычисляют по формуле
Qгтс =Qгтс +Qгтс
+Qгтс ,
(А.2)
стн тг птн тп
где
Q
гтс тг
Q
гтс птн
Q
гтс тп
топливный газ, расходуемый ГТС;
– газ, расходуемый на ПТН ГТС;
технологические потери газа ГТС.
Для расчета баланса используют данные измерений на ГИС, ГРС, ГРП и некоторые расчетные величины: изменение объема газа в системе за расчетный период, расход газа на ПТН (кроме топливного газа). ТП газа рассчитывают балансовым способом в соответствии с Инструкцией [6].
Формула для расчета технологических потерь газа ГТС балансовым методом имеет вид
Qрасч =Qизм −Qизм
–Qизм −Qрасч +Qрасч −Qизм −Qрасч ,
(А.3)
где
Qрасч тп
тп вх потр тг птн згс вых ав
– расчетная величина технологических потерь газа;
Qизм ,
Qизм ,
Qизм ,
Qизм
– данные измерений;
вх потр тг вых
Qрасч ,
Qрасч ,
Qрасч
– расчетные данные.
птн згс ав
Входящие в уравнение (А.3) величины либо измеряются, либо рассчитываются. Представим эти величины в виде
Qизм =Q
± εизм ,
(А.4)
j j j
Qрасч =Q ± εрасч ,
i i i
где Qi, Qj– истинные значения измеряемых и рассчитываемых параметров;
(А.5)
εизм,
εрасч
погрешности измерений и расчета параметров.
j i
Анализируя уравнение (А.3), следует отметить, что основными источниками ошибок определения технологических потерь газа балансовым методом являются:
погрешности расходомерной техники;
методические погрешности расчета расхода газа на ПТН;
методические погрешности определения изменения объема запаса газа в системе за расчетный период;
методические погрешности расчета газа, теряемого при авариях.
Для дальнейшего анализа ошибок ТП газа ГТС балансовым методом принимаются:
случайные величины εизм,
εрасч
не имеют корреляционной связи и считаются неза-
j i
висимыми друг от друга;
закон распределения случайных составляющих погрешностей – нормальный (закон Гаусса);
математические ожидания случайных величин
M εизм= M εрасч= 0.
j j
математическое ожидание
M εрасч= 0.
т п
А.2 Инструментальные погрешности измерений
При выполнении условий ГОСТ 8.563.1, ГОСТ 8.562.2, ГОСТ 8.563.3 погрешность измерений считают случайной. Оценку погрешности результата измерений производят по классу точности СИ, который определяет интервал, в котором с вероятностью 0,95 лежит истинное значение измеряемого параметра.
Дисперсия оценки погрешности i-го результата измерений σ2
i
определяется классом
точности СИ (расходомерного оборудования) и рассчитывается следующим образом.
По классу точности СИ 95 %-ный доверительный интервал формуле
P{Qист}
i
вычисляется по
P{Qист∈[ − Qизм⋅δ
, Qизм⋅δ
]} = 0,95,
(А.6)
где
Qист. иQизм. i i
i i 0i i 0i
измеренное и истинное значения объема расходуемого газа;
δ0i– класс точности i-го СИ.
Так как
P{εизм∈[ − 2σ , 2σ
i i i
]} = 0,95, поэтому СКО оценки погрешности i-го результата
измерений будет равно
σ(εизм) = Qизм⋅
δ
0i ,
(А.7)
i i 2
А.3 Методические погрешности расчета
Методическими погрешностями при расчете ошибок оценки ТП газа ГТС балансовым методом пренебрегают.
ГТС
А.4 Вычисление среднеквадратичной погрешности оценки технологических потерь газа
СКО расчета оценки ТП газа ГТС вычисляют по формуле
σ(ε )
∑σ2 (δизм )
(А.8)
тп j
j
С учетом формулы (А.7) получим
σ(ε
) = 0,5 ⋅
∑(Qизм⋅δ
)2,
(А.9)
тп i 0i
i
Точность определения ТП газа ГТС характеризуется доверительным интервалом ее случайной составляющей:
δ = ± 2,58 · σ(εтп). (А.10)
По формуле А.7 вычисляют СКО ошибки результата измерения объема газа, получен-
ного или переданного от другого дочернего общества (организации),
σ(εизм)
i
(таблица А.1).
Таблица А.1 – Исходная информация по точности полученного (переданного) газа соседним дочерним обществам (организациям)
Название объекта ГТС
Класс точности расходомера, %
Объем переданного (полученного) газа, млн м3
СКО σ(εизм) млн м3
i
Вход (КС1)
+
+
+
Вход (КС...)
+
+
+
Выход (КС…)
+
+
+
Итого
+
Вычисляют СКО результата измерений объемов газа, переданного потребителям через
ГРС,
σ(εизм)
i
по формуле А.7 (таблица А.2).
Вычисляют СКО результата измерений топливного газа КС (таблица А.3).
σ(εизм)
i
по формуле А.7
Т а б л и ц а А.2 – Исходная информация по точности измерения расхода газа на ГРС
Название (№) ГРС
Класс точности расходомера, %
Объем газа, переданного потребителям, млн м3
СКО σ(εизм),млн м3
i
ГРС № 1
+
+
+
ГРС № 2
+
+
+
…..
+
+
+
Итого
+
Т а б л и ц а А.3 – Исходная информация по точности измерения расхода топливного газа
Название КС
Класс точности СИ, %
Топливный газ, млн м3
СКО σ(εизм)млн м3
i
КС № 1
+
КЦ 1
+
+
+
КЦ 2
+
+
+
........
+
+
+
КС № 2
+
КЦ 1
+
+
+
КЦ 2
+
+
+
........
КС S
+
КЦ 1
+
+
+
КЦ 2
+
+
+
........
+
Итого
+
Вычисляют СКО оценки величины ТП газа – (таблица А.4).
σ(εизм)
i
и доверительный интервал
Т а б л и ц а А.4 – Расчет СКО оценки расчета технологических потерь газа ГТС, млн м3
Погрешности
СКО σ(εизм)млн м3
i
σ(εтп), млн м3
δ, млн м3
1 Погрешность результата измерений полученного
(переданного) газа
+
-
-
2 Погрешность результата измерений расхода
топливного газа
+
-
-
3 Погрешность результата измерений расхода газа
на ГРС
+
-
-
4 Погрешность расчета объема технологических
потерь газа ГТС
+
+
+
С учетом результатов вычислений, представленных в таблице А.4, оценка величины технологических потерь газа ГТС, вычисленная балансовым методом, характеризуется СКО:
Qгтс= Qрасч ± σ(ε ).
тп тп тп
(А.11)
Точность расчета оценки ТП газа ГТС характеризуется доверительным интервалом ее случайной составляющей:
δ = ± 2,58 ⋅ σ(ε ).
тп
(А.12)
Приложение Б
(рекомендуемое)
Основные характеристики приборов для измерения технологических параметров компрессорного цеха
Т а б л и ц а Б.1 – Измеряемые технологические параметры компрессорного цеха
Измеряемая величина
Наименование датчика
Примечание
Точка измерения и наименование параметра
Единица измерения
Диапазон измерения
Класс точности, погрешность измерения, цена деления
1 Узел подключения
На входе в КЦ
На каждом шлейфе перед байпасом КЦ
1.1 Температура технологического газа
°С
от -20 до
+50
Кл. 0,5
Термодатчик Термокарман
Термометр лабораторный
1.2 Давление технологического газа (избыточное)
МПа
от 0 до 5,9
Кл. 0,4
Датчик давления. Манометр образцовый
Местное измерение
На выходе из КЦ
На каждом шлейфе после байпаса КЦ
1.3 Температура технологического газа
°С
от -20 до
+100
Кл. 0,5
Термодатчик Термокарман
Местное измерение
1.4 Давление технологического газа (избыточное)
МПа
от 0 до 7,5
Кл. 0,4
Датчик давления. Манометр образцовый
2 Газоперекачивающие агрегаты
2.1 Нагнетатель
2.1.1 Температура технологического газа на входе в нагнетатель
°С
от -20 до
+50
0,2
Термодатчик Термокарман
Термометр лабораторный
2.1.2 Давление технологического газа на входе в нагнетатель (избыточное)
МПа
от 0 до 5,9
Кл. 0,4
Датчик давления. Манометр образцовый
Местное измерение
2.1.3 Перепад давления на входном устройстве (конфузоре)
МПа
от 0 до 0,1
Кл. 0,005
Дифференциальный датчик
Окончание таблицы Б.1
Измеряемая величина
Наименование датчика
Примечание
Точка измерения и наименование параметра
Единица измерения
Диапазон измерения
Класс точности, погрешность измерения, цена деления
2.1.4 Давление технологического газа на выходе из нагнетателя (избыточное)
МПа
от 0 до 7,5
Кл. 0,4
Датчик давления. Манометр образцовый
Местное измерение
2.1.5 Температура технологического газа на выходе из нагнетателя
°С
от -20 до
+100
0,2
Термодатчик Термокарман
Термометр лабораторный
2.1.6 Частота вращения ротора нагнетателя
об/мин
от 0 до
10000
20
Частотомер
САУ агрегата
2.2 Газотурбинная установка ГТУ
2.2.1 Температура воздуха на входе ГТУ
°С
от -30 до
+50
0,5
Термодатчик Термометр лабораторный
САУ агрегата Местное измерение
2.2.2 Температура газа за силовой турбиной
°С
от 0 до
1000
0,5
Термопара со вторичным прибором
САУ агрегата
2.2.3 Частота вращения
роторов КНД и КВД
об/мин
от 0 до
10000
20
Частотомеры
САУ агрегата
2.2.4 Давление воздуха за компрессором ГТУ (избыточное)
МПа
от 0 до 2,5
Кл. 0,4
Датчик давления. Манометр образцовый
Местное измерение
2.3 Топливный газ
2.3.1 Давление топливного газа (избыточное)
МПа
от 0 до 4,0
Кл. 0,4
Датчик давления. Манометр образцовый
Местное измерение
2.3.2 Температура топливного газа
°С
от 0 до 50
0,5
Термодатчик Термокарман
Термометр лабораторный
2.3.3 Перепад давления на расходомерном устройстве
МПа
от 0 до 0,1
0,5 %
Датчик перепада давлений
3 Атмосферный воздух
3.1 Температура атмосферного воздуха
°С
от -50 до
+50 вкл.
0,5
Термодатчик Термометр лабораторный
САУ агрегата Местное измерение
3.2 Барометрическое давление
МПа
от 0,00 до
0,11
Кл. 0,002
Барометр-анероид
Метеостанция
Т а б л и ц а Б.2 – Коэффициенты расхода конфузоров нагнетателей
Тип компрессора
Тип ГПА
Коэффициент расхода А, м2,5/мин
Примечание
280-11-1(2)
ГТ-700-5
18,55
Данные ЦКТИ
260-12-1
260-13-2
ГТК-5
24,68
Данные ЦКТИ
370-17-1
370-15-1
370-14-1
ГТ-750-6 Дон
24,68
Данные ЦКТИ
370-16-1
ГТ-750-6
34,00
Данные ЦКТИ
370-18-1(2)
ГТК-10 ГПУ-10
33,35
Данные ВНИИГАЗа
520-12-1
ГТК-10
34,93
Данные ЦКТИ
235-21-1(3)
СТД-12,5
62,00
Данные НЗЛ
650-22
ГТН-25
60,20
Данные ЦКТИ
650-22-2
ГТН-25
72,30
Данные ЦКТИ
Н-300-1,23
ГТ-6-750
27,39
Данные ТМЗ
Н-6-56
ГТН-6
24,95
Данные ТМЗ
Н-16-75
ГТН-16
27,12
Данные ТМЗ
2Н-25-76-1,44
ГТН-25-1
62,47
Данные ТМЗ
НЦ-6,3/56М НЦ -6,3/76-2,2
ГПА-Ц-6,3/56М ГПА-Ц-6,3/76-2,2
30,64
Данные СМНПО
НЦ-6,3/125-2,2
ГПА-Ц-6,3
17,53
Данные СМНПО
НЦ-5-16С/45-1,7
ГПА-Ц-5-16С/45-1,7
83,16
Данные СМНПО
НЦ-16/76-1,44
ГПА-Ц-16/76-1,44
43,95
Данные СМНПО
НЦ -16/76-1,5
ГПА-Ц-16/76-1,5
НЦ -16/76-1,25
ГПА-Ц-16/76-1,25
НЦ -16/76-1,7 (2-ступ.)
ГПА-Ц-16/76-1,7 (2-ступ.)
НЦ -16С/76-1,44
ГПА-Ц-16С/76-1,44
НЦ -16С/76-1,5
ГПА-Ц-16С/76-1,5
НЦ -16/56-1,44
ГПА-Ц-16/56-1,44
НЦ -16/41-1,45
ГПА-Ц-16/41-1,45
НЦ -16С/85-1,5
ГПА-Ц-16С/85-1,5
НЦ -16/100-1,44
ГПА-Ц-16/100-1,44
НЦ -16/100-1,7
ГПА-Ц-16/100-1,7
НЦ -16/125-1,7
ГПА-Ц-16/125-1,7
НЦ -12/56-1,44
ГПА-Ц-12/56-1,44
Окончание таблицы Б.2
Тип компрессора
Тип ГПА
Коэффициент расхода А, м2,5/мин
Примечание
НЦ-16/21-2,2
ГПА-Ц-16/21-2,2
72,55
Данные СМНПО
НЦ-16/41-2,2
ГПА-Ц-16/41-2,2
НЦ-16/56-1,7
ГПА-Ц-16/56-1,7
НЦ-16/76-1,7
ГПА-Ц-16/76-1,7
(3-ступ. в корпусе
(3-ступ. в корпусе
16/76-2,2)
16/76-2,2)
НЦ-16/76-2,2
ГПА-Ц-16/76-2,2
НЦ-25/76
ГПА-Ц-25/76
109,90
Данные СМНПО
НЦ-25/76
ГПА-Ц-25/76
109,90
Данные СМНПО
С3342(1D2С) – I ст.
Центавр-4700
8,92
Данные «Мострансгаз»
С3342(2С1С) – II ст.
Центавр-4700
8,79
Данные «Мострансгаз»
PCL804-2
ГТК-25 ИР
55,70
Данные «Нуово Пиньоне»
Таблица Б.3 – Характеристика средств измерения параметров утечек газа от оборудования КЦ, КС
Наименование параметра
Наименование средства измерения
Единица измерения
Диапазон измерения
Пределы основной
погрешности СИ ( Δ; γ; δ)
I Измерение параметров утечек от трубопроводной и технологической арматуры: запорная, предохранительная, обратного действия, отсечная, конденсатоотводящая, регулирующая. В состав этой группы входят разъемные и неразъемные соединения арматуры (фланцы, муфты, резьбовые и сварные соединения)
Δt1= ± 0,2 °С в диапазоне от минус 10 до плюс 50 °С; Δt2= ± 0,5 oС в диапазоне от минус 40 до минус 10 °С и от плюс 50 до плюс 85 °С
2.4 Давление атмосферное
Манометр дифференциальный
кПа
От 80 до 110
ΔP1= ± 0,3 кПа
(± 2,3 мм рт.ст.) при темпе-
ратуре от 0 до 60 °С; ΔP2=
± 1,0 кПа (± 7,6 мм рт. ст.)
при температуре от минус
20 до 0 °С
Δ – пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, выраженной в единицах измеряемой
величины;
γ – пределы допускаемой приведенной основной погрешности, %;
δ – пределы допускаемой относительной основной погрешности, %.
Приложение В
(рекомендуемое)
Пример расчета и анализа показателей энергоэффективности газотранспортной системы
Дается условный пример ГТС с пятью КС, работающими в одном гидравлическом режиме с одним притоком и одним отбором газового потока. Каждая КС состоит из одного КЦ.
В таблице В.1 приведены основные исходные данные, необходимые для определения показателей энергоэффективности ГТС.
В таблице В.2 представлен расчет показателей системной энергоэффективности ГТС. Показатели энергоэффективности определяют с учетом:
На рисунке В.1 представлено распределение энергетического вклада КС в суммарные затраты ГТС. Наиболее эффективными по удельному расходу ТЭР являются компрессорные станции КС-2 и КС-1, наименее эффективными – компрессорные станции КС-4 и КС-3.
кг/млн м3·км
38
37
36,9 37,0
36,6
35 35,4
34
33
32
31
КС-1
33,6
КС-2 КС-3 КС-4 КС-5
Рисунок В.1 Энергетический вклад КС в суммарные энергозатраты ГТС
Т а б л и ц а В.1 – Исходные данные для расчета показателей энергоэффективности ГТС
Название КС
Qкц
Р1кц
Р2кц
Т1кц
vкц
z1кц
W кс
стн
Qкс стн
Bкс стн
млн м3
кгс/см2
кгс/см2
К
безразм.
безразм.
тыс. кВт·ч
тыс. м3
т у.т.
Вход
7562,9
Приток
800,0
КС № 1 (КЦ1)
8335,6
66,894
85,024
288,800
0,889
0,870
1323
25108
29146,4
КС № 2 (КЦ1)
8308,3
62,611
84,902
286,700
0,915
0,875
1320
29292
33930,7
КС № 3 (КЦ1)
8290,1
65,874
83,597
288,500
0,880
0,871
1315
24815
28808,6
КС № 4 (КЦ1)
8253,7
64,650
85,014
288,300
0,901
0,873
1310
29149
33763,9
КС № 5 (КЦ1)
8226,4
66,180
85,177
290,800
0,886
0,874
1305
26418
30638,8
Выход
8192,7
Отбор
36,4
Т а б л и ц а В.2 – Расчет показателей системной энергоэффективности ГТС
Объект ГТС
Авх
Aкс стн
Aкс
'эттр
Апр
Аотб
Авых
Элу
Экс тэр
млн м3·км
млн м3·км
млн м3·км
млн м3·км
млн м3·км
млн м3·км
млн м3·км
кг у.т./(млн
м3·км)
Вход
1372081,4
Приток
145138,1
КС № 1
4533,3
823611,0
35,4
Линейный участок 1–2
7854,0
КС № 2
4640,5
1010790,0
33,6
Линейный участок 2–3
11225,9
КС № 3
4344,4
780381,0
36,9
Линейный участок 3–4
8514,0
КС № 4
4177,8
913361,0
37,0
Линейный участок 4–5
7728,5
КС № 5
4615,3
836087,0
36,6
Линейный участок 5–6
7527,4
Отбор
10325,8
Выход
1481900,1
На рисунке В.2 представлено распределение энергетического вклада линейных участков в суммарные затраты ГТС. Наиболее эффективен линейный участок между КС-5 и границей ГТС
(lлу= 105,1 км), который характеризуется показателем, равным 7527 млн м3км/км. Наименее
эффективен участок между КС-3 и КС-4, имеющим показатель, равный 8514 млн м3км/км.
В представленном примере полученные показатели энергоэффективности ГТС свидетельствуют о том, что снижение уровня давлений газа на участке ЛУ 3-4 между КС-3 и КС-4 приводит к снижению энергоэффективности КС-4 и КС-3. К снижению энергоэффективности КС-4 приводит также и включение на всех работающих ГПА котлов-утилизаторов.
8600
8400
8200
8000
7800
млн м3·км
7854
7782
8514
7729
7527
7200
ЛУ1-2
ЛУ2-3 ЛУ3-4 ЛУ4-5 ЛУ5-граница ГТС
Рисунок В.2 Энергетический вклад линейных участков в суммарные энергозатраты ГТС
Приложение Г
(рекомендуемое)
Справочные данные по основным техническим и нормативным характеристикам газоперекачивающих агрегатов
Т а б л и ц а Г.1 – Основные технические характеристики электроприводных ГПА
Наименование показателя
Единица измерения
Тип электроприводного агрегата
АЗ-45001500
СТМ4000
СТД4000
ЭГПАЦ-6,3
СТД12500
СДГ-12500, СДГМ12500
ЭГПА25Р
Номинальная мощность электродвигателя
кВт
4500
4000
4000
6300
12500
12500
25000
Частота вращения ротора электродвигателя
мин-1
3000
3000
3000
3000
3000
3000
2900-
3700
Масса электродвигателя
кг
26800
20000
12920
21950
29500
36000
80400
Тип компрессора
–
280-11-1
280-11-6
280-11-6
НЦ-6,3/ 125-2,2
370-18-2
(235-21-3)
285-22-1
650-12-1
Частота вращения ротора компрессора
мин-1
7950
7980
7980
7970
4800
5000
3700
Давление на входе в компрессор
ата
45,0
45,0
45,0
56,8
62,0
(50,7)
50,7
52,8
Давление на выходе из компрессора
ата
56,0
56,0
56,0
125,0
76,0
(76,0)
76,0
76,0
Коммерческая производительность
млн м3
/сут
13,0
13,0
13,0
4,5
37,0
21,9
46,0
Политропный КПД ЦБН
%
84,0
84,0
84,0
73,0
84,0
84,0
82,0
КПД электродвигателя
%
97,4
97,5
97,5
97,5
97,9
97,8
96,5
КПД мультипликатора
%
98,0
98,0
98,0
98,0
98,0
98,0
98,0
Т а б л и ц а Г.2 – Номинальные параметры различных типов газотурбинных ГПА
Тип ГПА
Номинальная мощность ГТУ N 0, кВт
е
Номинальный КПД ГТУ η0
е
ГТ-700-5
4250
0,250
ГТК-5
4400
0,260
Таурус-60
5100
0,320
ГТ-6-750 (ГТН-6)
6000 (6300)
0,240
ГТ-750-6
6000
0,270
ГТ-750-6М
6000
0,300
ГПА-Ц-6,3
6300
0,240
ГПА-Ц-6,ЗА
6300
0,300
ГПА-Ц-6,ЗБ
6300
0,290
ГПА-Ц-8Б
8000
0,300
ГПА-Ц-6,ЗС
6300
0,305
ГТК-10
10000
0,290
ГТК-10М
10000
0,320
ГПУ-10
10000
0,276
ГТК-10И
10300
0,259
ГТК-10ИР
9500
0,330
ГПА-10 Урал
10000
0,340
Коберра-182
12900
0,275
ГПА-12 Урал, ГПА-12Р Урал
12000
0,340
ГПА-16 Урал, ГПА-16Р Урал
16000
0,363
ГТН-16
16000
0,290
ГТН-16М1
16000
0,310
ГТНР-16
16000
0,330
ГПА-Ц-16
16000
0,274
ГПА-Ц-18
18000
0,294
ГПА-16МЖ
16000
0,300
ГПА-16МГ, ГПА-Ц-16С
16000
0,340
ПЖТ-21С, ГПА-Ц-16АЛ
16000
0,355
ГПА-16 Волга
16000
0,365
ГТН-25
27500
0,281
ГТН-25-1
25000
0,320
ГТК-25И
23900
0,278
ГТК-25ИР
22200
0,345
ГТНР-25И(В)
22200
0,347
ГТНР-25И(С)
24600
0,354
ГПА-Ц-25
25000
0,345
ГПА-25 Урал
25000
0,394
Т а б л и ц а Г.3 – Индивидуальные нормы расхода топливного газа на 1 кВт·ч политропной работы сжатия КЦ согласно [8]
Тип ГПА
Н 0, кг у.т./кВт·ч
тг
ГТ-700-5
0,773
ГТК-5
0,719
Таурус-60
0,543
ГТ-6-750, ГТН-6
0,771
ГТ-750-6
0,692
ГТ-750-6М
0,557
ГПА-Ц-6,3
0,780
ГПА-Ц-6,3А
0,591
ГПА-Ц-6,3Б (6,3 МВт)
0,611
ГПА-Ц-6,3Б (8,0 МВт)
0,591
ГПА-Ц-6,3С
0,581
ГТК-10
0,656
ГТК-10М
0,532
ГПУ-10
0,675
ГТК-10И
0,710
ГТК-10ИР
0,528
ГПА-10 Урал
0,567
Коберра-182
0,669
ГПА-12Р Урал
0,513
ГПА-12 Урал
0,501
ГПА-16 Урал
0,467
ГПА-16Р Урал
0,480
ТН-16
0,656
ГТН-16М1
0,561
ГТНР-16
0,527
ГПА-Ц-18
0,599
ГПА-Ц-16
0,632
ГПА-16МЖ
0,619
ГПА-16МГ, ГПА-Ц-16С, Коберра 16МГ
0,511
ПЖТ-21С
0,478
ГПА-Ц-16АЛ
0,490
ГПА-16 Волга
0,465
ГТН-25
0,707
ГТН-25-1
0,542
ГТК-25И
0,658
ГТК-25ИР, ГТНР-25И (В)
0,502
ГТНР-25И (С)
0,490
ГПА-Ц-25, ГПА-25НК
0,490
ГПА-25Р Урал
0,430
Т а б л и ц а Г.4 – Индивидуальные нормы расхода электроэнергии на 1 кВт·ч политропной работы сжатия КЦ согласно СТО Газпром 3.3-2-001
Тип электропривода
Тип нагнетателя
Н 0, кВт·ч/кВт·ч
эк
СТМ-4000
280-11-6
1,517
СТД-4000
280-12-7
1,517
СТДП-4000
280-12-7
1,517
АЗ-4500
280-11-1
1,519
СТДП-6300
НЦ-6,3/56
1,746
СТДП-6300
НЦ-6,3/76
1,746
СТДП-6300
НЦ-6,3/125
1,746
СТД-12500
370-18-2
1,511
СТД-12500
235-21-3
1,511
СДГ-12500
285-22-1
1,512
СТГМ-12500
370-18-2
1,512
ЭГПА-25Р
650-12-1
1,488
Приложение Д
(рекомендуемое)
Пример расчета и анализа показателей энергоэффективности компрессорного цеха
Д.1 Пример расчета показателей энергоэффективности компрессорного цеха на основе данных инструментальных замеров
Оценка эффективности использования ТГ КЦ произведена посредством проведения измерений параметров работы ГПА на контрольном режиме и последующим сравнением фактического расхода ТГ с расчетной нормативной величиной.
В таблице Д.1 приведены исходные данные, необходимые для определения показателей энергоэффективности КЦ. В КЦ установлено 5 ГПА, 4 ГПА находятся в работе, в том числе три ГПА-Ц-18 и один ГПА-Ц-16. Физические константы природного газа рассчитаны по его химическому составу.
В таблице Д.2 приведены данные, полученные в результате измерений параметров
ГПА:
расход ТГ определен с помощью нормальных диафрагм, установленных на топлив-
ном коллекторе каждого ГПА. Расчет характеристик диафрагм и расхода ТГ выполнен в соответствии с ГОСТ 8.563.1, ГОСТ 8.563.2, ГОСТ 8.563.3;
измерение коммерческой производительности ГПА проведено по перепаду давления на конфузорах нагнетателей и параметрам природного газа на входе ЦБН.
В таблице Д.3 представлен расчет показателей энергоэффективности КЦ:
вычислена политропная работа сжатия КЦ, которая равна 916,6 тыс. кВт·ч.;
вычислен удельный расход ТГ
Е кц, который равен 0,542 м3/кВт·ч.;
тг
рассчитана норма расхода ТГ для КЦ с ГПА-Ц-16 и ГПА-Ц-18 в соответствии с Методикой [4], которая равна 0,563 м3/кВт·ч.
вычислено отклонение фактического удельного расхода ТГ КЦ за расчетный период (сутки) от нормы, которое равно «–» 3,7 %.
Знак «–» означает, что на данном режиме работы КЦ каждые сутки экономится ТГ в размере 19 тыс. м3.
Вывод – данный режим и техническое состояние ГПА удовлетворительные и соответствуют нормативным требованиям по расходу топливного газа.
Т а б л и ц а Д.1 – Исходные данные
Наименование параметра
Обозначение
Единица измерения
По агрегатам
ГПА-Ц-18
ГПА-Ц-18
ГПА-Ц-16
ГПА-Ц-18
1Тип ЦБН
–
–
НЦ-16-76-1,44/5300
2 Номинальная мощность ГПА
N0
e
кВт
18000
18000
16000
18000
3 Количество установленных ГПА
nуст
5
4 Количество работающих ГПА
nр
ед.
4
5 Агрегаты, эксплуатирующиеся с котлами-утилизаторами
nу
ед.
1
1
–
1
6 Газовая постоянная
R
кДж/(кг·К)
0,5089
7 Относительная плотность газа по воздуху
Δв
ρ
Δ = 0
в 1,2044
0,5654
8 Массовая теплотворная способность газа
Qм
кДж/кг
49137
9 Объемная теплотворная
способность газа (Т = 293,15 К)
Qр н
кДж/м3
33459
10 Плотность газа
(при 20 °С и 0,1013 МПа)
ρ0
кг/м3
0,6809
11 Барометрическое давление
B
МПа
0,099
Таблица Д.2 – Измеренные параметры
Наименование параметра
Обозначение
Единица измерения
По агрегатам
ГПА-Ц-18
ГПА-Ц-18
ГПА-Ц-16
ГПА-Ц-18
1 Давление газа на входе в нагнетатель
P1′н
кг/см2
54,20
54,45
54,60
54,20
Р1н
МПа
5,414
5,437
5,452
5,415
2 Давление газа на выходе из нагнетателя
P2′н
кг/см2
72,00
72,30
72,40
71,90
Р1н
МПа
7,158
7,187
7,197
7,146
3 Температура газа на входе в нагнетатель
t1н
°С
18,9
19,0
18,8
18,9
T1н
К
292,0
292,1
291,9
292,0
4 Температура газа на выходе из нагнетателя
t2н
°С
43,8
44,0
43,5
43,6
T2н
К
316,9
317,1
316,6
316,7
5 Температура газа на входе в компрессор
t3
°С
8,4
6,8
8,5
8,0
6 Перепад давлений на конфузоре нагнетателя
ΔPк
кг/м2
2795
2735
2785
2868
7 Давление топливного газа
Pтг
кг/см2
23,17
23,22
23,25
23,19
МПа
2,371
2,376
2,379
2,373
8 Температура топливного газа
tтг
°С
20,95
20,92
20,67
20,50
Tтг
К
294,05
294,02
293,77
293,60
9 Перепад на диафрагме топливного газа
ΔPтг
кг/м2
4594
4556
4729
5006
10 Коэффициент сжимаемости на входе в нагнетатель
z1н
–
0,8984
0,8982
0,8976
0,8984
11 Плотность газа на входе в нагнетатель
ρ1н
кг/м3
40,57
40,74
40,90
40,57
12 Массовый расход газа через нагнетатель
G1н
кг/с
246,6
244,5
247,2
249,9
13 Коэффициент сжимаемости на входе диафрагмы ТГ
zтг
–
0,9553
0,9552
0,9550
0,9550
14 Плотность ТГ
ρтг
кг/м3
16,59
16,63
16,67
16,64
15 Расход ТГ
Gтг
кг/с
0,965
0,962
0,981
1,008
16 Коммерческая производительность ГПА
qн
млн м3/сут
31,36
31,09
31,44
31,78
Т а б л и ц а Д.3 – Расчет показателей энергоэффективности КЦ
Показатель
Обозначение
Единица измерения
Источник информации, формула
Значение
1 Объем газа, транспортируемый за расчетный период времени (сутки)
Qкц
млн м3/сут
4
∑qнi
i=1
125,67
2 Давление на входе в КЦ
Р1кц
МПа
1 4
4∑Р1нi
i=1
5,430
3 Давление на выходе из КЦ
Р2кц
МПа
1 4
4∑Р2нi
i=1
7,172
4 Температура на входе в КЦ
Т1кц
К
1 4
4∑(t1нi+ 273)
i=1
292,0
5 Температура на выходе из КЦ
Т2кц
К
1 4
4∑(t2нi+ 273)
i=1
316,9
6 Индивидуальная норма расхода ТГ
H0
тг
м3/кВт·ч
H 0 + 3 ⋅ H 0
ц−16 ц−18
4
0,531
7 Объем ТГ, расходуемый КЦ за расчетный период времени (сутки)
Qкц тг
тыс. м3
24 ⋅ 3600 −3 4
ρ ⋅10 ⋅∑Gтгi
0 i=1
496,8
8 Коэффициент влияния температуры воздуха на входе компрессора
Ка
–
1,02 + 0,0025·(t3+ 5)
1,040
9 Коэффициент влияния котлов-утилизаторов
Ку
–
1 + 0,025 ⋅ nу
nр
1,020
10 Норма расхода топливного газа КЦ
Hкц тг
м3/кВт·ч
Ка⋅ К у⋅ H 0
тг
0,563
11 Коэффициент сжимаемости газа
z1кц
–
1 4
4⋅∑ z1н j
j=1
0,898
12 Степень сжатия газового потока КЦ
εкц
–
Формула (64)
1,32
13 Политропная работа сжатия КЦ
Lкц
кВт·ч
Формула (63)
916604,4
14 Фактический удельный расход ТГ
Екц тг
м3/кВт·ч
Формула (62)
0,542
15 Отклонение фактического удельного расхода ТГ КЦ от нормы
ΔЕ кц тг
%
Hкц −E кц
тгтг⋅100 %
Нкц
тг
-3,7
16 Нормативная потребность в ТГ КЦ за расчетный период времени (сутки)
Пкц тг
тыс. м3
H кц⋅ L
тг кц
516,0
17 Отклонение фактического расхода ТГ КЦ от нормативного
ΔQкц
тг
тыс. м3
Qкц −П кц тг тг
-19,0
П р и м е ч а н и е – Знак «–» означает экономию ТГ.
Д.2 Пример расчета показателей энергоэффективности компрессорного цеха на основе данных документального обследования
Оценка эффективности показателей энергоэффективности КЦ произведена посредством проведения анализа данных, полученных на этапе документального обследования.
Исходные данные для расчета показателей энергоэффективности получены путем осреднения параметров за месяц и представлены в строках 1, 2, 3 таблицы Д.4.
Расчет оценки показателей энергоэффективности КЦ представлен в строках 4–8 таблицы Д.4. Расчетный период – квартал, год.
Нормы расхода газа рассчитаны в соответствии с Методикой [4] и представлены в строках 9, 10, 11.
Анализ показал, что:
в КЦ допущен перерасход ТГ во II и IV кварталах, который равен соответственно 11,4 и 3,1 млн м3;
удельные расходы газа на ПТН меньше нормы;
удельные технологические потери газа составили 0,032 м3/кВт·ч и превышают норму, равную 0,0035 м3/кВт·ч.
Вывод:
необходимо более детальное инструментальное обследование ГПА для выявления причин перерасхода ТГ;
необходимо инструментальное обследование оборудования КЦ по выявлению причин повышенных технологических потерь газа.
Т а б л и ц а Д.4 – Расчет показателей энергоэффективности КЦ с газотурбинными ГПА (ГТК-10, 8ГПА)
Показатели
I кв.
II кв.
III кв.
IV кв.
За год
1 Расход газа на СТН, млн м3, в том числе.:
49,678
46,646
43,286
53,348
192,959
топливный газ, млн м3
48,502
44,886
42,136
52,145
187,668
на прочие технологические нужды, млн м3
0,353
0,528
0,345
0,361
1,587
ТП, млн м3
0,824
1,232
0,806
0,842
3,703
2 Расход электроэнергии на СТН, тыс. кВт·ч, в том числе:
2519,806
2542,436
2441,154
2576,311
10079,707
на компримирование, тыс. кВт·ч
0
0
0
0
0
на прочие технологические нужды, тыс. кВт·ч
2519,806
2542,436
2441,154
2576,311
10079,707
3 Политропная работа сжатия КЦ, млн кВт·ч
80,668
52,401
66,255
82,017
281,340
4 Удельный расход ТГ, кг у.т./ кВт·ч
0,685
0,975
0,724
0,724
0,777
5 Удельный расход газа на ПТН КЦ, м3/кВт·ч
0,012
0,018
0,012
0,012
0,014
6 Удельные ТП газа КЦ, м3/кВт·ч
0,028
0,042
0,028
0,029
0,032
7 Удельный расход электроэнергии на СТН КЦ, кВт·ч/кВт·ч
0,031
0,049
0,037
0,031
0,036
8 Удельный расход ТЭР на СТН КЦ, кг у.т./кВт·ч
0,711
1,029
0,756
0,751
0,793
9 Норма расхода ТГ, кг у.т./кВт·ч
0,685
0,727
0,727
0,681
0,705
10 Норма ТП газа КЦ, м3/кВт·ч
0,0020
0,0020
0,0020
0,0020
0,0020
11 Норма расхода газа на технологические потери КЦ, м3/кВт·ч
0,0035
0,0035
0,0035
0,0035
0,0035
12 Отклонение фактического расхода ТГ КЦ от нормативного, млн м3
0
11,4
-0,174
3,094
14,318
П р и м е ч а н и е – Отрицательное значение означает экономию ТГ, положительное – перерасход.
Объемная низшая теплота сгорания топливного газа Qр= 7970 ккал/м3.