Самая мощная среди пермских установок 25-мегаватная газотурбинная установка ГТУ-25П предназначена для привода газовых нагнетателей в составе газоперекачивающих агрегатов нового поколения и модернизации устаревшего оборудования, а также для закачки газа в подземные хранилища.
Основу конструкции ГТУ-25П составляет газотурбинный двигатель ПС-90ГП-25, разработанный на базе высокоэффективного авиационного двигателя ПС-90А с использованием узлов газотурбинных установок ГТУ-12П и ГТУ-16П.
Двигатель состоит из двух модулей:
· газотурбинного двухвального газогенератора;
· силовой турбины.
Двигатель и силовая турбина на общей подмоторной раме монтируются на раму ГПА.
Разработчик ГТУ – ОАО «Авиадвигатель».
Серийный производитель – ОАО «Пермский Моторный Завод».
Основные данные
(в условиях ISO, без потерь, топливо-метан с Hu=11 958 ккал/кг)
| Мощность на валу силовой турбины, МВт | 25,6 |
| КПД на валу силовой турбины, % | 40,0 |
| Температура газа на выхлопе, оС | |
| Частота вращения выходного вала, об/мин | 5 000 |
| Расход газа на выхлопе, кг/с | 80,7 |
| Ресурс, ч: - до капитального ремонта - назначенный | 25 000 100 000 |
Газотурбинная установка ГТУ-25П спроектирована и изготовлена в «Авиадвигателе» в рамках комплексной программы «Урал – Газпром». В ноябре 2003 года лидерная ГТУ была отгружена заказчику для реконструкции ГТН-25 и в декабре смонтирована на компрессорной станции «Игринская» ООО «Пермтрансгаз» в составе газоперекачивающего агрегата ГПА-25Р-ПС (ОАО «НПО «Искра»), что позволило начать опытно-промышленную эксплуатацию газотурбинной установки.
28-29 ноября 2006 года газотурбинная установка ГТУ-25П успешно прошла приемочные, межведомственные испытания.
В Акте приемки «Газпрома» констатировано, что основные технические характеристики газотурбинной установки ГТУ-25П, установленные в процессе предварительных и приемочных испытаний, соответствуют требованиям ТУ, а газоперекачивающий агрегат ГПА-25Р-ПС «Урал» и газотурбинная установка ГТУ-25П по своим основным конструкторско-технологическим решениям находятся на современном техническом уровне
Газотурбинный двигатель АЛ-31СТ
Условное обозначение
АЛ – 31СТ
Тип
газотурбинный, одноконтурный, двухвальный,
с независимой силовой турбиной
Назначение
привод центробежного компрессора (нагнетателя) природного газа ГПА
Направление вращения роторов двигателя
против вращения часовой стрелки (вид против направления потока газов)
по ГОСТ 22378-77
Габаритные размеры двигателя на подмоторной раме – Д × Ш × В, мм, не более:
5235,5 × 1950 × 2102,5
Масса модулей в состоянии поставки
(с топливорегулирующей аппаратурой), кг, не более:
Газогенератор 3200
Силовая турбина 3300
Ресурс двигателя, ч, не менее:
Межрегламентный 3000
Межремонтный 25000
Назначенный 75000
Применяемое топливо
природный газ, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 29328-92
физико-химические показатели по ГОСТ 5542-87
Давление топливного газа
на входе в двигатель, кгс/см2 (изб.): 25,0+ 5 – 1
Диапазон температуры окружающего воздуха, при котором двигатель работоспособен, °С
от минус 55 до плюс 45
Температура топливного газа, °С от плюс 20 до плюс 60
Расход топливного газа (при низшей теплоте сгорания 8000 кКал/м3 и плотности 0,68 кг/м3), кг/с, не более (для сведения) 0,902
Температура пускового газа, °С от плюс 10 до плюс 50
Давление пускового газа на входе в стартёр, кгс/см2 при противодавлении не более 0,5 кгс/см2 (изб.) 5 ± 0,5
Потребность пускового газа на запуск, кг, не более 90
Расход пускового газа, кг/с, не более 1,0
Время запуска двигателя от команды «ЗАПУСК» до выхода на режим номинальной мощности, мин, не более 10
Марки применяемых масел:
«Петрим» ТУ 38.401.58-245-99
«ИПМ-10» ТУ 38.1011299-90
«Турбоникоил 210А» AIR 3514/A
«ВНИИНП 50-1-4У» ТУ 38.401-58-12-91
«ВНИИНП 50-1-4Ф» ГОСТ 13076-86
Расход масла (невосполнимые потери), кг/час, не более 0,5
Максимально допустимая частота вращения, об/мин: РНД - 9700, РВД - 12500
Номинальная частота вращения выходного вала СТ (N3), об/мин, (%) 5300, (100)
Диапазон изменения частоты вращения выходного вала СТ, (N3), об/мин (%) 3710...5565 (70...105)
Максимально допустимая температура газов после ТНД (Т4), °С, не более:
При температуре воздуха на входе в двигатель (Т1=15°С) 770;
При температуре воздуха на входе в двигатель (Т1=25°С) 790.
Газотурбинный двигатель ДН80Л
предназначен для привода нагнетателя газоперекачивающего агрегата. Номинальная мощность двигателя Nе = 25 МВт, КПД = 34,8%, частота вращения выходного вала 3700 об/мин.
С девяностых годов в промышленности (в транспортировке газа, энергетике и в качестве приводов технологического оборудования) используются корабельные конвертированные двигатели третьего и четвертого поколений. Двигатели характеризуются следующим уровнем своих важнейших параметров: температурой газа перед турбиной 1150…1300 °С, степенью повышения давления воздуха в компрессоре до 21,0 и к.п.д., достигающим 36,5 %. Двигатели имеют свободные силовые турбины с разными направлениями вращения и приспособлены для работы на жидком и газообразном топливах (табл. 1).
Корабельные конвертированные двигатели составили так называемый "промежуточный класс", поскольку в спектре газотурбинной техники они заняли нишу между конвертированными авиационными и индустриальными (промышленными) двигателями. Такие установки сочетают достоинства авиационных двигателей (небольшие вес и габариты, легкость замены двигателя целиком или его отдельного модуля для выполнения высококачественного ремонта в условиях специализированного производства, высокая приемистость, что позволяет использовать их в пиковом режиме) с достоинствами двигателей промышленного типа (надежность, большой ресурс). Кроме того, технологии, материалы и покрытия, примененные НПП "Машпроект" при создании этих двигателей, позволяют использовать их в условиях морского климата: на судах, морских платформах, береговых и прибрежных объектах и т.д.
В связи с уменьшением интенсивности строительства новых газопроводов, выработкой ресурса и моральным устареванием ГПА, наиболее экономичный способ модернизация состоит в замене устаревших и выработавших ресурс приводов современными высокоэкономичными газотурбинными двигателями.
НПП "Машпроект" является инициатором и разработчиком метода реконструкции газоперекачивающих компрессорных станций путем модернизации ГПА. Разработано уже более 30 проектов модернизации эксплуатирующихся газоперекачивающих агрегатов. В результате такой реконструкции на действующей компрессорной станции, иногда даже без ее остановки, обеспечивается современный технический уровень. Наибольший экономический эффект имеет модернизация действующих компрессорных цехов в условиях, когда строительство нового цеха невозможно или чрезвычайно затруднительно (на горных участках газопроводов, на мерзлых грунтах Крайнего Севера, на заболоченных территориях, при наличии проблем с отводом земли и т.д.).
Двигатель UGT 25000 эксплуатируется на КС Бар, Гребеньковская, Ромненская и др. Он также имеет несколько модификаций силовых турбин по частоте и направлению вращения. Вариант ДН80Л с частотой вращения 3700 об/мин применяется для модернизации агрегата ГПА-25/76 НЗЛ; вариант ДИ80П с частотой вращения 4850 об/мин с турбиной правого вращения предназначен для замены двигателя MS 5003 разработки фирмы General Electric в импортных агрегатах ГТК-25И поставки фирмы Nuovo Pignone; вариант ДУ80Л с частотой вращения 4850 об/мин левого вращения предназначен для создаваемых СМНПО им. М.В. Фрунзе и НПО "Искра" новых агрегатов ГПА-Ц-25С и ГПА-25С "Урал".
Помимо конвертированных корабельных двигателей в НПП "Машпроект" специально для газоперекачки и энергетики создается ряд двигателей легкого индустриального типа (табл. 2) с улучшенными, по сравнению с отечественными и зарубежными аналогами, массогабаритными характеристиками.
Все двигатели, созданные НПП "Машпроект", приспособлены для привода электрогенераторов, причем двигатели мощностью от 6 МВт могут оснащаться силовыми турбинами с частотой вращения ротора 3000 об/мин, обеспечивающими прямой (безредукторный) привод генератора.
На базе двигателей второго-четвертого поколений НПП "Машпроект" разработал ряд электротурбогенераторов и газотурбинных электростанций различной мощности, использование которых при реконструкции газотранспортной сети может обеспечить серьезные преимущества и, прежде всего, повысить устойчивость работы сети при отключении электропитания. Обычный уровень экономичности эксплуатирующихся газотурбинных двигателей в агрегатах ГТК-10-4, ГТ-750-6, ГПА-Ц-6,3 составляет 18…22 %. В случае замены приводов двигателями с к.п.д. порядка 30…36 % возможна выработка на сэкономленном топливном газе дополнительной электрической энергии, эквивалентной 50…90 % мощности компрессорной станции, расходуемой на перекачку газа.
Метод модернизации с заменой привода может быть вполне применен при реконструкции химических производств. Например, на Одесском припортовом заводе морально устаревшие и изношенные приводы Avon были заменены двигателями UGT 15000.
НПП "Машпроект" широко применяет накопленный опыт создания газотурбинных установок с утилизацией тепла уходящих газов. Пар, вырабатываемый в котле-утилизаторе, может использоваться для нужд теплофикации и в технологическом цикле различных производств или подаваться в газотурбинный двигатель как дополнительное рабочее тело, повышая к.п.д. и мощность установки, снижая эмиссию вредных веществ в продуктах сгорания. Так, на компрессорной станции Ставищи предприятия "Черкассытрансгаз" смонтирован газоперекачивающий агрегат ГПА-16К мощностью 16 МВт (к.п.д. 43 %) с двигателем UGT 10000, работающим в теплоутилизационной установке типа "Водолей".
На Мозырьском нефтеперерабатывающем заводе (МНПЗ, Республика Беларусь) в январе 1996 г. была принята в промышленную эксплуатацию разработанная и изготовленная в НПП "Машпроект" газотурбинная электростанция ГТЭ-15 мощностью 15 МВт с утилизацией тепла уходящих газов.
В НПП "Машпроект" разработана и реализована схема, предусматривающая использование гидроочищенного вакуумного газойля в качестве топлива для газотурбинного двигателя электростанции, причем переход с дизельного топлива на газойль и обратно может осуществляться без остановки двигателя.
Еще одно направление работ НПП "Машпроект" - разработка энергоутилизационных комплексов и детандер-генераторных установок (табл. 4) для производства электроэнергии путем дросселирования природного газа высокого давления на газораспределительных станциях в расширительных турбинах (турбодетандерах).
Утилизация избыточного для потребителей давления газа в магистральных газопроводах на газораспределительных станциях и газораспределительных пунктах при помощи турбодетандерных агрегатов и энергоутилизирующих комплексов позволяет обеспечить выработку 120…150 Вт·ч электроэнергии на 1 нм3 газа, что эквивалентно экономии приблизительно 50 % энергозатрат на его подачу от месторождений к потребителям.
Создав широкий мощностной ряд современных высокоэкономичных, высокоманевренных газотурбинных двигателей для газоперекачки, энергетики и других технологических нужд, постоянно совершенствуя конструкторские решения, применяемые как в новых агрегатах и установках, так и при модернизации действующих путем замены устаревших приводов, НПП "Машпроект" в состоянии удовлетворить самые строгие требования разнообразных потребителей газотурбинной техники.
| Таблица 1 | |||
| Основные характеристики корабельных ковертированых двигателей | |||
| Тип двигателя | Мощность, МВт | К.п.д., % | Частота вращения выходного вала, об/мин |
| UGT 25 000* | 27,5 | 36,5 | 3000...3700, 4670...5000, 7700 |
| *- двигатель четвертого поколения |
Газотурбинный двигатель НК-16-18СТ
Взаимозаменяем с двигателем НК-16СТ. Серийное изготовление и поставка двигателя на магистральные газопроводы производятся с 1995 года. За счет улучшения характеристик компрессора, подвески двигателя, изменения конструкции камеры сгорания и топливно-регулирующей аппаратуры обеспечена мощность на валу свободной турбины 18 МВт. Двигатели НК-16-18СТ имеют ресурс свыше 80000 часов, по показателям надежности и стоимости жизненного цикла они на 20% превосходят самые современные установки подобного класса.
В эксплуатации находятся 240 двигателей. Суммарная наработка парка двигателей составляет более 3 миллионов часов.
| Технические характеристики | |
| Мощность, не менее: | 18 МВт |
| Эффективный КПД, не менее: | 31 % |
| Диапазон изменения частоты вращения приводного вала свободной турбины: | 3975-5565 об./мин. |
| Содержание в выхлопных газах: | |
| — окислов азота: | 140 мг/нм3 |
| — окиси углерода: | 100 мг/нм3 |
| Максимальный уровень звукового давления: | 135 дБ |
| Масса двигателя с рамой: | 7800 кг |
| Расход топливного газа: | 6500 нм3/ч |
| Запуск двигателя: | автоматический |
| Температура газа на выходе из свободной турбины: | 420 °С |
| Гарантийный ресурс: | 8000 часов |
| Межремонтный ресурс: | 25 000 часов |
| Назначенный ресурс: | 100 000 часов |
| Применяемое масло: | ТП-22С |
НК-16-18СТ сер.2 является модификацией широко эксплуатируемого на компрессорных, дожимных и нефтедобывающих станциях двигателя НК-16СТ и полностью взаимозаменяем с ним без каких-либо доработок ГПА. За счет улучшения характеристик компрессора, изменение конструкции камеры сгорания и топливно-регулировочной аппаратуры, а также качественно новой подвески и центровки газогенератора и свободной турбины (СТ) удалось обеспечить увеличение мощности на валу СТ до 18МВт, повысить эффективный КПД двигателя до 31%, снизить содержание вредных примесей выхлопных газов, исключить причины, вызывающие дефекты двигателя НК-16СТ. Результаты опытной эксплуатации 8-ми изделий НК-16-18СТ в 1996 году на компрессорной станции "Уренгойская" предприятия "Тюментрансгаз" показали высокую надежность изделий и подтвердили заявленные параметры. Общая наработка изделий составила более 25000 часов, максимальная наработка лидерного двигателя составила более 5000 часов.
|