Энергетический агрегат ГТА-16 – новая продукция «ОДК–Газовые турбины»

Е. В. Гузаев – ОАО «ОДК–Газовые турбины»

Повышение самодостаточности российской промышленности и экономики в целом неразрывно связано с состоянием энергетики страны. ГТЭС малой мощности отечественного производства находятся на высоком уровне и служат мощным стимулом развития российской промышленности, успешно конкурируя с ГТУ малой и средней мощности зарубежного производства.

Изменение внешнеполитической обстановки и активная «игра» против курса рубля очень болезненно отражаются на всей экономике страны. В первую очередь «страдают» отрасли, где применение зарубежного оборудования, комплектующих и материалов достаточно высоко: ТЭК, энергетика, машиностроение и др. В связи с тем, что многие отрасли промышленности утратили не только экспортный потенциал, но и значительно отстали от среднемирового уровня, стране требуется срочная модернизация промышленности.
Локомотивом промышленности всегда были отрасли, работающие на оборону. Именно здесь концентрируются и активно применяются передовые разработки и технологии. Российское производство газотурбинных двигателей для авиации (и конвертированных для промышленного применения) сегодня находится на достойном уровне. Поэтому предприятия Объединенной двигателестроительной корпорации предлагают заказчику широкий спектр качественного оборудования.
ОАО «ОДК–Газовые турбины» (далее «ОДК–ГТ») постоянно расширяет модельный ряд выпускаемого оборудования. Сегодня предприятие разрабатывает и выпускает газотурбинные энергоблоки мощностью 2,5…25 МВт на базе двигателей российского производства. Агрегаты различного исполнения – цехового, ангарные, блочные – могут работать в простом, когенерационном, парогазовом цикле.
Газотурбинный энергетический агрегат ГТА-16, новая продукция завода, создан для реконструкции и строительства энергетических объектов с выработкой электрической и тепловой энергии. Энергоблок может эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от –60 °С до +45 °С. Оборудование ГТА выдерживает сейсмическое воздействие интенсивностью 7 баллов по шкале МSК–64. По требованию заказчика может быть поставлен агрегат с уровнем сейсмоустойчивости до 9 баллов.
В составе энергоблока используется привод ПС-90ГП-2 производства Пермского моторного завода (разработка ОАО «Авиадвигатель»). Это один из самых эффективных и надежных российских двигателей.
Первым объектом, где применен ГТА-16, является газотурбинная электростанция простого цикла для Новопортовского нефтегазоконденсатного месторождения. Особенностью проекта, кроме экстремальных условий эксплуатации оборудования, является использование попутного нефтяного газа в качестве топлива. Согласно договору, «ОДК–ГТ» изготовит шесть энергоблоков ГТА-16 мощностью по 16 МВт. Основные технические параметры и характеристики ГТА приведены в таблице.
В двигателе, входящем в состав агрегата, тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топливного газа, преобразуется в механическую энергию вращения силовой турбины, которая через трансмиссию передает вращение на быстроходный вал редуктора. Далее через тихоходный вал редуктора и трансмиссию механическая энергия передается ротору турбогенератора.
Турбогенератор вырабатывает электроэнергию высокого напряжения для дальнейшего промышленного использования. Выхлопные газы ГТД, проходя через систему отвода, гасят свою скорость и выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Шумоглушители (подвода воздуха и выхлопа), укрытие двигателя, а также теплоизоляция, используемая в конструкции ГТА, уменьшают уровень шума при работе агрегата.
Энергоблок (рис.) состоит из отдельных функциональных блоков и систем. В машинном зале установлены два основных блока: модуль ГТД 3 и турбогенератор 6. В модуле ГТД, представляющем собой контейнер или звукотеплоизолирующий кожух, размещен газотурбинный двигатель ПС-90ГП-2 с элементами систем обеспечения: вентиляции, подачи воздуха на вход, отвода выхлопных газов, маслосуфлирующей системы, топливопитания, промывочной, пожаротушения, дренажной. На раме модуля ГТД установлен редуктор с элементами маслосуфлирующей системы и электрооборудованием.
Турбогенератор установлен на отдельную раму 5. Для передачи крутящего момента от силовой турбины ГТД к ротору турбогенератора применены две трансмиссии, закрытые кожухами: ГТД–редуктор и редуктор–турбогенератор. Редукторы снижают обороты силовой турбины двигателя при их передаче ротору турбогенератора. Для охлаждения привода при работе и соблюдения требований по взрывозащите модуля ГТД в энергоблоке устанавливается система приточной вентиляции 2.
Всасывающий тракт – система подачи воздуха к ГТД 1 – предназначен для формирования потока очищенного циклового воздуха и снижения уровня шума двигателя. Всасывающий тракт монтируется к передней стенке контейнера ГТД через воздуховод и конфузор, через проставку он соединен с входным фланцем корпуса двигателя. Через систему отвода выхлопных газов 4 обеспечивается выброс выхлопных газов в атмосферу на высоту, достаточную для рассеивания вредных выбросов до уровня предельно допустимых концентраций в рабочей зоне и окружающей среде, а также снижается уровень шума, генерируемого выхлопом.
Система смазки и суфлирования агрегата состоит из двух раздельных маслосистем: а) двигателя, б) турбогенератора и редуктора. Основная часть оборудования маслосистем вынесена в отдельные блоки маслообеспечения – ГТД, турбогенератора и редуктора. Для охлаждения смазочного масла в маслосистемах применяются аппараты воздушного охлаждения.
Система топливопитания обеспечивает подвод топлива от станционной системы с необходимыми параметрами чистоты топливного газа. При этом реализованы условия для продувки системы и сброса дренажей. Очистку и измерение расхода топливного газа осуществляет система фильтрации топливного газа.
Cистема автоматического управления и регулирования обеспечивает работу ГТА на всех режимах без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Наблюдение за работой и состоянием энергоблока ведет оператор с дистанционного пульта контроля и управления ГТЭС, установленного в центральном щите управления станции. Оборудование САУ размещено в машинном зале. Агрегат оборудован автоматической системой пожарной сигнализации, контроля загазованности и пожаротушения.
Создание и изготовление агрегата велось предприятием в очень сжатые сроки – немногим более года. Контракт на поставку оборудования был заключен в конце 2013 года, испытания ГТА и поставка заказчику начались в конце 2014-го. В соответствии с заключенным договором, один агрегат из партии проходил заводские испытания под нагрузкой на специализированном стенде «ОДК–ГТ», введенном в эксплуатацию в прошлом году.
Проведение заводских испытаний агрегата под нагрузкой на вновь созданном стенде позволяет:
•    сократить издержки и сроки монтажных и пусконаладочных работ;
•    повысить качество поставляемой заказчику продукции;
•    обеспечить соответствие технических характеристик агрегатов заявленным в ТУ и требованиям нормативных документов.
Тестирование оборудования первого ГТА-16 проведено в январе в присутствии представителей эксплуатирующей организации («Ноябрьскэнергонефть») и членов комиссии вневедомственной приемки ОАО «Газпром». В ходе испытаний агрегат прошел проверку на надежность холодного и горячего запуска, пошаговый набор нагрузки с шагом 25 %. Энергоблок подтвердил устойчивость работы в течение двух часов на номинальной нагрузке. Было выполнено пошаговое снижение нагрузки и проверка стабильности работы на промежуточных режимах. В ходе испытаний выполнялся сброс нагрузки с номинального значения до нуля, с сохранением холостого хода. По результатам тестирования подписан акт заводских испытаний.
В настоящее время идет комплектование агрегатов и их отправка на станцию. Ввод ГТЭС в эксплуатацию запланирован до конца текущего года.
Сейчас можно с уверенностью сказать, что непростой проект успешно реализуется. Одновременно предприятие разрабатывает энергоблок мощностью 25 МВт. На базе этих установок перспективными являются ГТЭС и ГТУ–ТЭС мощностью 300 МВт и более, что позволит закрыть большую часть потребностей отечественной энергетики. Применение именно российского оборудования при реализации госпроектов является отличным мультипликатором для экономики. Турбины и Дизели