И.А. Латынин, В.Н. Кузьменко, В.Н. Орлов – ЗАО «Искра-Авигаз»
Д.А. Капралов – ООО «Турбомашины»

Электростанция собственных нужд «Бурение» мощностью 36 МВт обеспечит надежное электроснабжение буровых работ на Бованенковском нефтегазоконденсатном месторождении. Станция будет работать в базовом режиме в составе локальной сети. Поставщик ГТЭС – ЗАО «Искра-Авигаз»; разработчик энергоблоков Урал-6000 – ОАО «Авиадвигатель».
В 2008 г. компания «Искра-Авигаз» поставила также на Бованенковское НГКМ первую очередь ЭСН мощностью 12,5 МВт на базе энергоблоков Урал-2500.

Бованенковское НГКМ находится в Ямальском районе ЯНАО и является на сегодня самым северным действующим месторождением ОАО «Газпром». Климат района, находящегося за полярным кругом с вечной мерзлотой, характеризуется длинной полярной зимой, с морозами до минус 55 °С. Высота снежного покрова достигает 1,5 м.
Для ускоренного монтажа электростанции на площадке была принята блочная компоновка оборудования. Пэкидж ГТЭС обеспечивает длительную работу в диапазоне температур –60...+40 °С. Малое количество транспортных блоков, высокая заводская готовность энергоустановок обеспечили короткие сроки монтажа на объекте.

Описание проекта

Электростанция собственных нужд «Бурение» будет основным источником электроснабжения буровых работ. Станция создана на базе шести энергоблоков Урал-6000, которые обеспечат надежное электроснабжение буровых установок.
ООО «Газпром добыча Надым», выступающее заказчиком производства буровых работ на месторождении, осуществляет общую координацию реализуемого проекта. Проект ЭСН выполнен компанией «ВНИПИгаздобыча».
Генеральным подрядчиком строительства станции является фирма «Стройгазконсалтинг», которая осуществляет монтаж станционного оборудования, организацию работ по изготовлению фундаментов, площадок и эстакад в соответствии с проектом.
ЗАО «Искра-Авигаз» выполнило поставку газотурбинных электростанций Урал-6000. В настоящее время закончен монтаж оборудования ГТЭС.
Основными потребителями электроэнергии являются 9 установок БУ 4200/2500ЭК-БЧ(Ч) производства ЗАО «Уралмаш-Буровое оборудование» общей расчетной мощностью 18,4 МВт и две подстанции собственных нужд КТПА-ЭП-1000 мощностью по 957 кВт. От ЭСН планируется осуществлять электроснабжение потребителей баз бурения суммарной мощностью 6,5 МВт.
Энергоблоки Урал-6000 изготовлены в соответствии с техническими условиями заказчика и предназначены для базового режима работы. Коэффициент загрузки агрегатов составит 0,72 при нормируемом в ОАО «Газпром» значении 0,83. В качестве резервных установок (запускаемых на время ремонта основных энергоблоков) планируется использовать существующие ПАЭС-2500. Для аварийного электроснабжения станции поставлена ДЭС Звезда-1000НК-02М3 мощностью 1 МВт (производства ОАО «Звезда-Энергетика») на базе двигателя Cummins KTA50-G3.
В состав электростанции входит устройство ТПМ02 с расходными материалами, маслозаправочная установка МЗУ01-02, три подогревателя воздуха РВ-150. Эксплуатационный комплект запасных частей (3 шт.) обеспечивает работу энергоблока в течение 25 тыс. часов. Пульты управления ЭСН размещены в модульной операторной на площадке станции.
Полученную от агрегатов электроэнергию планируется передавать потребителям по двум воздушным линиям (ВЛ №1 и ВЛ №2) напряжением 35 кВ с установкой на площадке ЭСН повышающей подстанции БКТБ-6/35 кВ (2x25 МВА ПС-1). Выдача мощности от энергоблоков осуществляется на шины модульного ЗРУ-6 кВ, входящего в комплект поставки ПС-1.
Система автоматического пожаротушения агрегатов Урал-6000 выполнена в виде двух газовых (СО₂) установок, размещенных в контейнерах рядом с энергоблоками. Питание собственных нужд площадки ЭСН (освещение, отопление, вентиляция) предусматривается от двух блочных подстанций КТПА-ЭП-1000 6/0,4 кВ, размещенных на этой же площадке.
Газотурбинные двигатели для энергоблоков изготовлены на Пермском моторном заводе, элементы ГТЭС (турбоблок, блоки воздухоочистки и вентиляции, системы всасывания и выхлопа с шумоглушением) – на пермском заводе «Машиностроитель». На предприятии «Протон-ПМ» выполнена полная сборка энергоблока и проведены контрольные (заводские) испытания перед отгрузкой заказчику.
В основу создания ГТЭС положен модульный принцип построения. Станция состоит из максимально унифицированных отсеков и модулей, что позволяет в сжатые сроки создавать новые модификации агрегатов, а также модернизировать устаревшие объекты с минимальными затратами. Электростанция монтируется с применением универсальных грузоподъемных и монтажных средств. Размеры блоков не превышают транспортных железнодорожных габаритов.

Турбоблок

Основой ГТЭС является турбоблок, в котором размещена газотурбинная установка ГТУ-6П, генератор ГТГ-6-2РУХЛ3 и основное оборудование систем станции. ГТУ выполнена на базе двигателя Д-30ЭУ-6, работающего на природном газе (конвертированный вариант высоконадежного авиадвигателя Д-30 III серии, устанавливаемого на самолет ТУ-134).
Установка выполнена по традиционной схеме: используется газогенератор базового двигателя и турбина низкого давления в качестве силовой турбины, с выводом приводного вала в сторону компрессора двигателя. Номинальная мощность на клеммах генератора ГТЭС составляет 6 МВт. Частота вращения силовой турбины и ротора вала генератора – 6925 и 3000 об/мин соответственно. Расход газа за силовой турбиной составляет 32,5 кг/с, температура – 490 °С. Давление топливного газа 1,6...1,8 МПа (изб.). Трубчато-кольцевая камера сгорания состоит из 12 жаровых труб. Система воспламенения – конденсаторная.
Время выхода двигателя на режим холостого хода – 2,5 мин, на номинальный режим – 5 мин. Назначенный ресурс ГТУ составляет 100 тыс. часов, межремонтный – 25 тыс. ч (с продлением по техническому состоянию до 35 тыс. ч). Масса двигателя в состоянии поставки на раме с обвязкой – 3600 кг, габариты – 5,5x2,0x2,0 м.
В состав ГТУ-6П входит редуктор Р-60 – двухступенчатый, трехпоточный, с шевронным зацеплением зубчатых колес. Передаточное отношение – 2,31. Редуктор осуществляет механическую связь между двигателем и турбогенератором и снижает частоту вращения ротора силовой турбины двигателя до номинальной частоты генератора – 3000 об/мин.
Запуск двигателя производится от электростартера СТВД-25Д-9000, выполненного на базе асинхронного взрывозащищенного электродвигателя ДАТВ 300-120Т-9000. Питание электростартера осуществляется от сети переменного трехфазного тока 380 В, потребляемая мощность – не более 160 кВт.
Для выработки электроэнергии применяются синхронные турбогенераторы производства ООО «Электротяжмаш-Привод». ГТГ-6-2РУХЛ3 – трехфазный генератор, с бесщеточной системой возбуждения, с воздушным охлаждением обмоток по разомкнутому циклу.
Контейнер турбоблока – силовой, его каркас выполнен из швеллера, на который приварены перфорированные стенки – внутренняя и наружная. Пространство между ними заполнено теплозвукоизолирующим материалом. Вся конструкция размещена на несущей раме. Наружные и внутренние стенки изготовлены из листовой стали толщиной 2 мм.
Турбоблок состоит из трех частей – двигателя, генератора и отсека САУ. Вентиляция отсека двигателя осуществляется с помощью двух вентиляторов вытяжного типа, каждый из которых обеспечивает трехкратный воздухообмен отсека двигателя в течение 10 секунд. Для вентиляции отсека турбогенератора используются два вентилятора – основной и резервный. Система вентиляции включается при запуске двигателя и обеспечивает отвод охлаждающего воздуха из отсеков турбоблока для поддержания нормального температурного режима. В отсеке САУ турбоблока установлен кондиционер. Работа системы вентиляции осуществляется в автоматическом (по алгоритмам САУ) и в ручном режиме работы. Для очистки циклового воздуха ГТУ от капельной влаги, снега, пылевых частиц, вызывающих эрозионный износ лопаточного аппарата компрессора, применяется воздухоочистительное устройство.
Газовая система обеспечивает подвод топливного газа к ГТУ и его очистку. В систему топливоподачи подается газ, предварительно подготовленный общестанционными системами – редуцированный, очищенный от твердых частиц (размером более 40 мкм) и жидких фракций, подогретый до определенной температуры.
В состав циркуляционной маслосистемы ГТЭС входят маслосистема двигателя и объединенная маслосистема редуктора и генератора. Маслосистемы предназначены для раздельной подачи масла на смазку и охлаждение узлов трения. Для двигателя в качестве основного используется масло МС-8, дублирующего – МС-8ГП. Для редуктора и турбогенератора используется смесь масел: 50% МС-8П (или МС-8ГП) и 50% МС-20. Емкости маслобаков достаточно для работы ГТУ без дозаправки в продолжение не менее чем 250 часов.
Уровень загазованности модулей газовой системы и отсеков ГТУ осуществляется системой контроля, установленной в турбоблоке. При концентрации метана 0,5% выдается сигнал предупреждения на щит оператора и включаются вентиляторы в отсеках ГТУ. При концентрации 1% на пульт выдается аварийный сигнал, и происходит аварийный останов ГТЭС.
Для обнаружения пожара, сигнализации и оповещения, локального и объемного тушения в отсеках электростанции установлена система пожаротушения. Агрегатная часть пожарной автоматики включает пульт управления – пожарные контроллеры, управляющие системой противопожарной защиты и приемного устройства пожарной сигнализации.

Система управления электростанцией

САУ энергоблоков – совместная разработка ОАО «Авиадвигатель» и НПФ «Система-Сервис» (С.-Петербург). Для автоматизации ГТЭС и другого энергетического оборудования использованы системы комплексного управления – мультипроцессорные МСКУ 5000, построенные на ПТС SIMATIC компании Siemens. Эти средства сертифицированы в соответствии с международными стандартами и отличаются высокой надежностью.
САУ обеспечивает безопасную эксплуатацию оборудования за счет автоматического обнаружения неисправностей, их локализации и предотвращения развития аварийных ситуаций, а также функционального резервирования и аппаратного дублирования наиболее ответственных компонентов. Объектами управления являются энергетические узлы и системы ЭСН, компрессорный цех, площадки арт-скважин и объекты инфраструктуры. Система управления ГТЭС выполняет следующие функции:
•    пуск, останов, защиту и управление ГТУ;
•    контроль вспомогательного технологического оборудования электроагрегата (вентиляция, отопление, регулирование температуры масла и т.д.);
•    синхронизацию генератора с сетью;
•    управление активной и реактивной мощностью генератора;
•    управление кранами газовой обвязки;
•    взаимодействие с другими системами электроагрегата (пожарная и силовая автоматика, система контроля содержания метана в отсеках и др.);
•    взаимодействие с АСУ ТП верхнего уровня.

Инженерные особенности проекта

Электростанции размещаются и эксплуатируются на открытой площадке. Фундаментами являются металлические забетонированные ростверки на свайном основании, на которые опирается несущий контейнер турбоблока и выхлопная труба.
Газ подается к блоку подготовки топливного газа (БПТГ) поставки ЗАО «Уромгаз» (г. Екатеринбург), установленному на площадке электростанции. В БПТГ осуществляется редуцирование газа, подогрев и замеры расхода.
Каждый энергоблок имеет раздельные автономные циркуляционные системы смазки и суфлирования для двигателя и редуктора-генератора. В систему маслоснабжения электростанции входят агрегатные системы маслообеспечения двигателя, редуктора-генератора.
Станция состоит из максимально унифицированных отсеков и модулей. Модульное исполнение обеспечивает высокий уровень заводской готовности ГТЭС.

ГТЭС для Бованенковского месторождения

ЗАО «Искра-Авигаз» участвует в строительстве электростанции собственных нужд на Бованенковском месторождении в качестве головного поставщика электростанций. Поставляемые энергоблоки Урал-2500 (разработчик ОАО «Авиадвигатель») мощностью 2,5 МВт входят в состав ЭСН на промбазе ГП-2 Бованенковского НГКМ. Ввод станции в эксплуатацию состоялся в мае 2009 года.
На станции установлено пять электроагрегатов Урал-2500. В их составе применена газотурбинная установка ГТУ-2,5/1000 производства Пермского моторного завода пиковой мощностью 2,75 МВт. Согласование частоты вращения выходного вала с генератором обеспечивается редуктором Р-25 разработки ОАО «Авиадвигатель». Общая наработка пяти электроагрегатов на 01.12.2009 г. составляет более 5000 часов.
В числе особенностей конструкции электростанции – применение синхронных генераторов СГСБ-14-100-6У2 напряжением 10,5 кВ производства ЗАО «Завод крупных электрических машин» (г. Новая Каховка, Украина) и усовершенствованной системы автоматического управления ССНК.421457.03-03 разработки НПФ «Система-Сервис».
Проектом развития месторождения предусмотрено строительство второй очереди электростанции в составе пяти ГТЭС Урал-2500. Энергоблоки будут синхронизированы с действующим оборудованием. Надежное энергоснабжение потребителя в сложных климатических условиях обеспечено благодаря рациональным компоновочным решениям ГТЭС и применяемому оборудованию.