Газовые турбины

"Невский завод" является крупней­шим производителем стационарных газовых турбин для различных отрас­лей промышленности. По лицензии "Невского завода" Брнен- ский завод (Чехия) производит газо­вые турбины типа ГТ-750-6, а завод "Дальэнергомаш" (Хабаровск, Россия) - технологические газовые турбины для циклов производства слабой азот­ной кислоты.

На газоперекачивающей станции "Мо- кроус" ДАО "Югтрансгаз" прошел ис­пытания головной газоперекачиваю­щий агрегат "Волга", созданный спе­циалистами "Невского завода" на базе нового газотурбинного двигателя мощностью 16 МВт с КПД 32,5%. При проектировании были подвергну­ты реконструкции критические узлы прототипов, исходя из опыта изготов­ления и эксплуатации более тысячи агрегатов, суммарная наработка кото­рых превышает 60 млн. часов, а нара­ботка отдельных агрегатов более 120 тыс. часов.

Все газотурбинные двигатели проек­тируются по схеме открытого термо­динамического цикла с регенерацией тепла уходящих газов. Турбина и осе­вой компрессор монтируются на об­щей раме и транспортируются еди­ным блоком. Рама служит одновре­менно маслобаком.

Основываясь на принятой концепции, в АО "НИКТИТ" спроектирован новый ГТД типа "Надежда" мощностью 16 МВт с КПД 43% с регенерацией тепла уходящих газов и промежуточным ох­лаждением в осевом компрессоре. Вновь проектируемые в АО "НИКТИТ" двигатели в первую очередь предназ­начаются для привода нагнетателей природного газа и планируются на за­мену выработавших свой ресурс агре­гатов типа ГТК-10, поэтому все компо­новки агрегатов предусматривают ми­нимальные капитальные затраты в период монтажа и наладки, а агрегат типа ГТНР-16 "Волга" имеет также од­нотипные с ГТК-10 подсоединитель- ные размеры к внешним трактам и смонтирован на идентичной раме, что позволяет монтировать агрегат на старую конструкцию. Газовые турбины НЗЛ и вспомогатель­ное оборудование имеют следующие ресурсные показатели:

- средний ресурс между ревизиями - не менее 12000 часов при числе пус­ков не более 40;

- средний ресурс между ремонтами - не менее 25000 часов при числе пус­ков не более 80;

- полный ресурс - не менее 100000 ча­сов при числе пусков не более 320. Снижение ресурсов при числе пусков, превышающем указанное, составляет 100 часов после каждого аварийного останова и 50 часов - после каждого нормального.

Конструктивная схема ГТНР-21 [39]

Представляет интерес сравнение ста­ционарных регенеративных ГТУ "Нев­ского завода" и ГТУ авиационного типа. Стационарные газовые турбины обла­дают следующими достоинствами: высокая экономичность при умерен­ных начальных параметрах в регене­ративной схеме, простота конструк­ции вследствие невысоких начальных параметров, высокая надежность и высокие ресурсные показатели газо­вой турбины вследствие невысоких начальных параметров, возможность ревизии и ремонта непосредственно на месте эксплуатации, простота в об­служивании и эксплуатации, сравни­тельно невысокая квалификация ре­монтного персонала, невысокие за­траты на запчасти и ремонтно-техни- ческое обслуживание. К недостаткам стационарных ГТУ относятся: высо­кие массогабаритные показатели обо­рудования, сравнительно большие за­траты на строительство вследствие подвальной компоновки.

Газовые турбины авиационного типа имеют следующие достоинства: высо­кая экономичность при высоких на­чальных параметрах, невысокие мас- согабаритные показатели оборудова­ния, сравнительно меньшие капи­тальные затраты на строительство в связи с возможностью применения контейнерной компоновки. К числу недостатков таких турбин следует от­нести: сравнительно невысокие ре­сурсные показатели, сложность конст­рукции вследствие высоких началь­ных параметров, невозможность ре­монта на месте эксплуатации, ремонт возможен только в условиях завода или специальной ремонтной базы, вы­сокие затраты на ремонт вследствие сложной конструкции и транспорт­ных расходов, необходимость иметь резервный газогенератор на станции. В настоящее время резко повышается доля выработки электроэнергии в об­щем энергетическом балансе за счет газовых турбин. Наблюдается тенден­ция роста как установленной мощнос­ти, так и единичной мощности тур­бин. Основными причинами этого яв­ляются: быстрая реакция на измене­ние нагрузки, работа на двух топли- вах, низкая первоначальная стои­мость (по сравнению с паровыми тур­бинами), быстрая поставка, легкость глушения, отсутствие зависимости от охлаждающей воды, надежность, воз­можность быстрого запуска, относи­тельно малая площадь, требуемая для строительной площадки электростан­ции, сокращение пика нагрузки в мо­менты большого спроса, относительно небольшой срок ремонта, возмож­ность утилизации тепла уходящих га­зов (применение бойлеров или паровых котлов).

Исходя из этого АО "НИКТИТ" ведет конструкторские проработки по при­менению газовых турбин производст­ва "Невского завода" для выработки
электроэнергии. Первый опыт приме­нения агрегата ГТЭР-12, созданного на базе приводной газовой турбины ГТК-10, показал уверенные результа­ты. Агрегат работал в Аргентине более года и оправдал проектные показате­ли. В настоящее время идет конструк­торская проработка применения газо­вых турбин мощностью 10, 12, 16 и 30 МВт для привода электрогенератора, прорабатывается применение этих турбин в цикле ПГУ. Одной из основ­ных задач в применении газовых тур­бин "Невского завода" для привода ге­нератора является создание низкоток­сичной камеры сгорания на двух ви­дах топлива.

В период с 1976 по 1984 гг. "Невским заводом" по проектам "НИКТИТ" была выпущена серия газотурбинных агре­гатов типа ГТТ-12 и КМА-2 на базе ГТУ типа ГТК-10. Эти агрегаты рабо­тают в технологическом цикле произ­водства слабой азотной кислоты на агрессивных средах, поэтому ресурс таких агрегатов несколько снижен по отношению к прототипу в течение ближайших пяти-шести лет они по­требуют замены. Исходя из этого, АО "НИКТИТ" спроектирован новый тех­нологический агрегат типа КМА-4 для замены выработавших свой ре­сурс агрегатов ГТТ-12 и КМА-2. При конструкторской проработке были учтены все замечания, выявленные в период эксплуатации прототипов, а подача пара, как части рабочего те­ла, в значительной мере улучшит экологическую характеристику агре­гатов.

В условиях работы на современном рынке газовых турбин в СНГ нельзя не учитывать сложившуюся экономи­ческую ситуацию, поэтому модерниза­ция, продление ресурса и капиталь­ный ремонт работающих агрегатов за­нимает приоритетное направление в АО "НИКТИТ". Был выполнен проект модернизации агрегата ГТК-10 совме­стно с ТОО "ABB-Невский" и ГП "Невмашсервис".

Основной целью модернизации явля­ется создание новых агрегатов типа ГТК-10М на базе бывших в эксплуата­ции и требующих замены агрегатов типа ГТК-10.

Газотурбинные двигатели агрегатов типа ГТК-10, выработавшие свой ре­сурс или заменяющиеся на новые, де­монтируются и передаются на завод- изготовитель, где проводятся работы по капитальному ремонту и изготов­лению модернизированных узлов. На заводе-изготовителе проводятся сле­дующие работы: разборка двигателя и полная дефектация, разборка ре­монтной документации, разборка конструкторской документации на модернизированные узлы, изготовле­ние модернизированных и пришед­ших в негодность узлов, сборка агре­гата на заводском стенде, проведение комплексных испытаний головного агрегата и горячая прокрутка серий­ных агрегатов, консервация, упаков­ка и отправка агрегата Заказчику. После проведения модернизации пер­вых агрегатов на заводе-изготовителе создается обменный фонд для плано­мерной замены агрегатов типа ГТК-10 на ГТК-10М.

Экологические характеристики агре­гата улучшаются за счет применения комбинированных (так называемых гибридных) двухканальных горелок, в одном из каналов в которых заранее готовится и затем подается в зону го­рения топливно-воздушная смесь. При этом концентрация оксидов азота и выхлопных газов не превышает 50 ppm при условной концентрации кис­лорода 15%.

ГТК-5