• Скачать в формате PDF

А. В. Коротков, к.т.н.; Н. В. Погодин, к.т.н.; В. А. Бобков, С. И. Мартыненко – ООО «МПП «Энерготехника», г. Саратов

При выполнении всех требований к газотурбинным электростанциям применение КМЧ «Корвет-2500» позволяет экономить значительные средства при реконструкции существующих станций. Кроме того, создание КМЧ переводит процессы модернизации, ремонта и обслуживания электростанций ОАО «Газпром» на промышленную основу.

В ОАО «Газпром» уделяется серьезное внимание повышению надежности электроснабжения предприятий добычи и транспорта газа, постоянно проводится ремонт и модернизация электростанций собственных нужд.
В рамках данных работ предприятие «Энерготехника» изготовило и заменило на объектах ООО «Газпром трансгаз Югорск» электрооборудование более ста существующих электростанций ПАЭС-2500 и ПАЭС-2500М (генераторы, КРУ, системы возбуждения, системы запуска и синхронизации), десятки систем газотурбинных приводов (маслосистемы, транс-миссии, КИП и А, САУ).
Однако для обеспечения требований по шумоглушению, газовой и пожарной безопасности требовалась замена основного конструктива электростанции ПАЭС-2500 – блок-контейнера. В 2007 году МПП «Энерготехника» разработало и к февралю 2008-го изготовило базовый вариант контейнера «Корвет», удовлетворя-ющего данным требованиям.
В марте 2008 г. на совещании ОАО «Газпром» было принято решение о применении блок-контейнера «Корвет» в проекте реконструкции ПАЭС-2500 и ПАЭС-2500М СОГ-4 на КС «Ямбургская» (Газпром трансгаз Югорск), так как при этом не требовалось строительства здания ЭСН.
В процессе проектирования совместно с ОАО «ЮжНИИГипрогаз» и ООО «Газпром трансгаз Югорск» было проработано четыре варианта компоновки ЭСН на Ямбургской КС с использованием блок-контейнера «Корвет». Для двух из них были сделаны полные компоновки и выбран окончательный вариант проекта.
С учетом выполненных вариантов компоновок в 2008 г. на основе конструктива блок-контейнера «Корвет» были разработаны следующие комплекты материальной части для ремонта и модернизации газотурбинных электростанций:
• КМЧ «Корвет-2500» (рис. 1) – в одноконтейнерном исполнении для установки на новый фундамент;
• КМЧ «Корвет-2500»-01 (рис. 2) – в одноконтейнерном исполнении для установки на существующий фундамент в габаритах ПАЭС-2500;
• КМЧ «Корвет-2500»-02 (рис. 3) – в двухконтейнерном исполнении для эксплуатации в неблагоприятных условиях, с возможностью объединения энергоблоков межблочными соединениями в единое здание.
При этом КМЧ «Корвет-2500»/2500-01 были выполнены как для установки на открытой площадке с диапазоном температур окружающего воздуха от минус 60 °С до плюс 40 °С, так и для установки внутри помещения. Это обеспечивается специальной компоновкой воздухозаборного устройства, головная часть которого устанавливается на одном фундаменте с выхлопным устройством (см. рис. 1, 2).
Все модификации КМЧ «Корвет» обеспе-чивают использование на современном техно-логическом уровне дорогостоящего оборудования ПАЭС, имеющего остаточный ресурс, – это газотурбинный привод (ГТП), генератор, система возбуждения, КРУ.
Таким образом, при выполнении всех требований к газотурбинным электростанциям применение КМЧ «Корвет-2500» позволяет экономить значительные средства. Кроме того, создание КМЧ переводит процессы модернизации, ремонта и обслуживания электростанций ОАО «Газпром» на промышленную основу.
Энергоблок на базе КМЧ «Корвет-2500» по сравнению с ПАЭС-2500/2500М имеет следующие качественные отличия:
• отвод выхлопных газов в безопасном направлении;
• пониженный уровень шума на рабочих режимах;
• встроенная автоматическая система пожаротушения и контроля загазованности;
• цифровая система автоматического управления (САУ), интегрируемая в АСУ ТП ЭСН;
• удаленное управление энергоблоком с АРМ, устанавливаемого в помещении ГЩУ;
• эксплуатация без постоянного присутствия персонала в помещениях энергоблока;
• исключено влияние «человеческого фактора» на всех стадиях запуска/останова и рабочих режимах.
Компоновка ЭСН СОГ-4 Ямбургского ЛПУ на базе двухблочного конструктива «Корвет» (рис. 4) была утверждена ООО «Газпром трансгаз Югорск». Проект ЭСН выполнялся институтом «ЮжНИИГипрогаз» и окончательно согласован в 2010 г.
В настоящее время изготавливаются четыре комплекта КМЧ «Корвет-2500»-02, отгрузка которых на площадку строительства планируется в конце III квартала этого года.
В базовый состав КМЧ «Корвет-2500»-02 входят следующие функциональные блоки:
• контейнер энергетического блока с оборудованием;
• контейнер технологического блока с оборудованием;
• устройство отвода выхлопных газов;
• контейнер внешнего воздухозаборного очистительного устройства (ВОУ).
В собранном виде КМЧ «Корвет-2500»-02 представляет собой единое сооружение с отдельно расположенным устройством отвода выхлопных газов. Основа его – два контейнера, составляющие энергетический и технологический блоки. Сверху над энергетическим блоком устанавливается блок ВОУ (см. рис. 3).
В энергетическом блоке (рис. 5, 6) размещается основное силовое оборудование, предназначенное для преобразования тепловой энергии сжигаемого природного газа в электрическую:
• газотурбинный привод – ГТУ-2,5П или АИ-20 (ГТУ-МС-2,5), в том числе редуктор и трансмиссия;
• генератор СГСБ-14-100-6У2;
• шкафы высоковольтного комплектного распределительного устройства КРУ «КРУИЗ».
В контейнере энергетического блока размещены также шкаф САУ, маслосистема, системы электропитания, контроля загазованности, пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения; оборудование для обеспечения температурно-влажностного режима (вентиляция, отопление); освещение.
Для размещения КРУ, оборудования управления и электропитания в контейнере предусмотрен электротехнический отсек с отдельным закрытым входом. Одна из его стенок – съемная: для установки габаритных шкафов КРУ, ШУВГм, ШСН, ШСУ, СИП.
ГТУ-2,5П и генератор отделяются от остального оборудования звукоизолированной перегородкой, образующей помещение «ГТУ – генератор». Это решение обусловлено прежде всего тем, чтобы использовать без существенных затрат на модернизацию газотурбинный привод из состава ПАЭС, который не имеет воздухозаборной камеры (воздух в двигатель поступает непосредственно из помещения турбоблока). С другой стороны, обеспечиваются установленные изготовителем генератора условия его эксплуатации. Кроме того, в этом случае не требуется дополнительных систем вентиляции для помещения турбоблока.
Днище ВОУ является крышей энергетического отсека, где имеется проем для подачи циклового воздуха из ВОУ в помещение «ГТУ – генератор». В торцевой стенке энергетического блока находится проем для отвода выхлопа двигателя и место для присоединения заднего кожуха, стыкуемого с выхлопным устройством.
Кабели электропитания и сигнальные кабели укладываются под полом контейнера в специальных раздельных лотках или коробах и закрываются крышками.
В электротехническом отсеке КМЧ предусмотрена возможность установки всех модификаций современного комплектного распределительного устройства «КРУИЗ», обеспечивающего автономную работу энергоблока.
Кроме того, в энергоблоках на базе КМЧ «Корвет-2500» оптимально используются все виды технологического оборудования, прошедшего соответствующую аттестацию и применяемого в составе электростанций ОАО «Газпром»:
• привод ГТП АИ-20 и ГТУ-2,5П;
• генератор СГСБ-14-100-6У2;
• шкаф управления возбуждением ШУВГм с микропроцессорным регулятором СВАТ-3М;
• микропроцессорная система точной синхронизации СТС-3;
• силовой источник питания стартеров электрозапуска ГТП – СИП-24/48-2000Т.
Технологический блок используется для обслуживания ГТП, генератора, а также для размещения маслосистем ГТП, оборудования и автоматики пожаротушения. Основная часть блока – технологическое помещение, куда перемещаются газотурбинный привод, генератор и шкафы КРУ для ремонта и консервации (расконсервации) при подготовке к выкатке (установке) в случае замены. В технологическом помещении на сдвижных воротах закрепляются маслобаки системы смазки двигателя и редуктора.
В энергетическом блоке предусматривается комплекс устройств, обеспечивающих перемещение ГТП и генератора в технологический блок – сдвижные стеновые панели в районах расположения ГТП и генератора, а также специальные потолочные балки и грузовые тали.
Вход в контейнеры КМЧ «Корвет-2500»-02 осуществляется через двери в наружной продольной и торцевой стенке технологического блока и в наружной продольной стенке энергетического блока. В торцевой стенке технологического блока со стороны устройства отвода выхлопных газов предусмотрены ворота для выкатки (погрузки) ГТП и генератора.
Из технологического блока обеспечивается вход в помещение «ГТУ – генератор», электротехнический отсек с электрооборудованием и приборами автоматики, а также внутрь ВОУ по внутренней лестнице через герметичный люк. В стенке воздухоочистительного устройства предусмотрены двери для выхода на крышу, где имеются ограждения.
В технологическом блоке находится помещение для средств пожаротушения с отдельным входом через дверь в наружной стенке блока.
ВОУ (рис. 7) изготавливается как блок-контейнер в пределах железнодорожных габаритов. Он разделен на две части – очищенного и неочищенного воздуха. Забор воздуха осуществляется через боковые и торцевую стенки ВОУ со стороны, противоположной устройству отвода выхлопных газов. Входные отверстия закрыты решетками. Очищенный воздух поступает в помещение «ГТУ – генератор» через днище ВОУ. На входе воздуха из ВОУ в энергетический блок устанавливаются защитная сетка и заслонки с электроприводом, блокирующие доступ воздуха в случае пожарной опасности.
На закрытой торцевой стенке ВОУ, в секции очищенного воздуха, расположен байпасный клапан. При достижении разрежения 0,785 кПа и выше клапан автоматически открывается, при снижении разрежения – закрывается. В камере чистого воздуха устанавливается пластинчатый шумоглушитель.
Часть блока ВОУ, от воздухозабора до диафрагмы, является воздуховодом неочищенного воздуха и одновременно укрытием для мультициклонных блоков (рис. 8). Элементами воздухоочистки являются 1200 циклонов (конструкция ВНИИГАЗ), скомпонованных в шести трехъярусных стеллажах – четыре по 210 циклонов и два по 180 циклонов.
Стеллажи расположены симметрично по обеим сторонам ВОУ. Каждый ярус мультициклонов имеет две полости – чистого воздуха и пылесборника. Чистые полости объединены воздуховодом очищенного воздуха, расположенным по центру ВОУ. Отсепарированные примеси накапливаются в пылесборниках, очистка которых производится вручную через проемы, после снятия с них крышек.
Система антиобледенения обеспечивает подогрев циклового воздуха горячим воздухом, отбираемым от компрессора двигателя. Она включает также датчики контроля температуры циклового воздуха и управляемую заслонку антиобледенения.
В проекте ЭСН СОГ-4 Ямбургской КС применено устройство отвода выхлопных газов 13.0000.000 разработки ЗАО «Искра-Авигаз», включающее газоплотные воздуховоды и блоки шумоглушения. Оно состоит из горизонтальной и вертикальной частей (рис. 9).
Горизонтальная часть устройства отвода выхлопных газов имеет герметичный люк для осмотра сопла двигателя с легкооткрывающимися запорами. Внутри горизонтальной части находится поворотная заслонка, снижающая тепловые потери через устройство при неработающем ГТП.
В вертикальной части устройства отвода выхлопных газов установлены блоки шумоглушения. Газоходы стыкуются с конструкциями контейнера через газоплотный компенсатор. Предусмотрены соответствующие врезки для установки датчиков давления и температуры. Устройство отвода выхлопных газов монтируется на отдельную опорную раму.
С целью проверки в реальных промышленных условиях базовых технических решений и эксплуатационных возможностей КМЧ «Корвет», предприятие «Энерготехника» изготовило в 2008 г. на его базе опытно-промышленный образец энергоблока газотурбинной электростанции – ЭГТЭС «Корвет-2500». В марте–апреле 2009 г. он был установлен на площадке ЭСН Ново-Пелымской КС (фото). В январе текущего года эксплуатационные и приемочные испытания электростанции успешно завершены.
До начала приемочных испытаний энергоблок ГТЭС прошел полный цикл пусконаладочных работ, предварительных и эксплуатационных испытаний (опытно-промышленная эксплуатация с 02.08.2010 по 16.01.2011 гг.). За период испытаний энергоблок устойчиво работал на продолжительную по времени нагрузку в диапазоне от 1,1 до 2,3 МВт и на кратковременную нагрузку – от 100 кВт до 2,53 МВт.
Во время приемочных испытаний подтверждена надежная работа энергоблока на всех режимах нагрузки – от 80 кВт до 2,5 МВт, в том числе при набросах нагрузки до 700 кВт и сбросах до 2000 кВт.