Д.Д. Сулимов – ОАО «Авиадвигатель»
Д.А. Капралов – ООО «Турбомашины»

ГТЭС номинальной мощностью 22,5 МВт предназначена для комбинированной выработки электрической и тепловой энергии. В основе энергоблока – газотурбинный двигатель ПС-90ЭУ-2Г с КПД 37,5%. Замена старых мощностей ТЭЦ газотурбинным оборудованием улучшит экономические показатели станции и повысит надежность электро- и теплоснабжения Уфы.

Накануне Дня Республики Башкортостан на старейшей в Уфе ТЭЦ-1, принадлежащей ООО «Башкирская генерирующая компания», вступила в строй газотурбинная электростанция ГТЭС-25П разработки и производства ОАО «Авиадвигатель».
Электростанция построена на территории ТЭЦ-1 в рамках Программы технического перевооружения, реконструкции и капитального строительства генерирующих мощностей «Башкирэнерго». Выбор в пользу данного оборудования был сделан во многом благодаря многолетнему сотрудничеству энергетиков Башкирии с пермскими двигателестроителями. С 2000 года на объектах ОАО «Башкирэнерго» успешно эксплуатируются три ГТЭС Урал-4000 разработки и производства компании «Авиадвигатель».
Расположена электростанция в северной части Уфы, на улице Ульяновых. Такое расположение позволило использовать существующие коммуникации – подводящий газопровод, теплотрассы, инфраструктуру городских электрических сетей. Благодаря этому существенно были снижены затраты на строительство объекта. Генеральным проектировщиком станции выступил институт «Башэнергопроект», генподрядчик – холдинговая компания «Башуралэнергострой».
Для установки нового оборудования были демонтированы четыре старых котла и две паровые турбины, которые устарели физически и морально, а также верхняя часть главного корпуса блока среднего давления, южная стена и трансформаторы собственных нужд. На их месте и размещена газотурбинная установка со всем вспомогательным оборудованием.
Параллельно со строительством нового энергоблока на станции была выполнена реконструкция брызгального бассейна: укреплены его железобетонные конструкции, проведена очистка коллекторов. Бассейн используется для охлаждения генератора ГТЭС. Также проведена перетрассировка паропровода и других коммуникаций станции.

Конструкция электростанции ГТЭС-25П

Электростанция номинальной мощностью 22,5 МВт предназначена для комбинированной выработки электрической и тепловой энергии.
ГТЭС укомплектована котлом-утилизатором и обеспечивает коэффициент использования топлива 85%, что соответствует современным требованиям. Ввод эффективного энергоблока на ТЭЦ позволяет улучшить показатели всей станции и повысить надежность городской сети. Перед вводом в эксплуатацию ГТЭС была синхронизирована с энергосистемой и прошла 72-часовые испытания.
Основу электростанции составляет газотурбинная установка ГТЭ-25П разработки ОАО «Авиадвигатель», которая является энергетическим вариантом ГТУ-25П, успешно применяющейся для привода компрессоров. В составе ГТЭС используется редуктор ТХ56/1С фирмы Flender (Германия) и генератор Т-25-23У3 производства ОАО «Привод».
Конструктивно ГТЭС-25П состоит из отдельных блоков полной заводской готовности, которые монтируются на фундамент на месте эксплуатации без разборки для ревизии. Высокая степень готовности снижает сроки монтажа оборудования и пусконаладочных работ и, соответственно, ввода объекта в эксплуатацию. Электростанция имеет простую и удобную для обслуживания конструкцию, оснащена всеми необходимыми системами жизнеобеспечения и вспомогательным оборудованием.
В силовом блоке ГТЭС размещаются входная камера, двигатель, редуктор, выходное устройство с компенсатором, а также агрегаты и системы, обеспечивающие работу двигателя и редуктора. Конструкция контейнера силового блока обеспечивает уровень шума не более 80 дБ.
ГТЭС может использоваться в качестве основного или резервного источника питания, работать как автономно, так и параллельно с другими источниками электроэнергии. Это существенно повышает энергобезопасность объектов, позволяя при аварийном отключении потребителей от сети автоматически переходить на локальную нагрузку. Таким образом, предотвращаются негативные последствия аварий в сети.
При проектировании ГТЭС-25П использован опыт, накопленный компанией при создании и эксплуатации газотурбинных двигателей и электростанций. Для энергоблока не нужно возводить дорогостоящих зданий и не требуется большого количества обслуживающего персонала.
Привод ГТУ. Электростанция разработана на основе газотурбинной установки ГТЭ-25П с двигателем ПС-90ЭУ-2Г. Привод создан на базе авиадвигателя четвертого поколения ПС-90А, который первым из российских авиационных моторов получил международный сертификат летной годности и успешно эксплуатируется на самолетах нового поколения: Ту-204, Ту-214, Ил-96-300, Ил-76МФ.
Двигатель имеет модульную конструкцию. Модули газогенератора (ГГ) и силовой турбины (СТ) соединяются друг с другом по наружным фланцам. Собранный двигатель на подмоторной раме монтируется на силовой раме энергоблока. На корпусе компрессора, турбины газогенератора и силовой турбины предусмотрены специальные смотровые лючки для визуально-оптического контроля газовоздушного тракта двигателя.
Жаровые трубы камеры сгорания также доступны для осмотра. Из проточной части за воздушным компрессором ГТД предусмотрены отборы подогретого сжатого воздуха в противообледенительную систему двигателя и в систему подогрева циклового воздуха воздухоочистительного устройства. В системе регулирования подачи топлива к газотурбинной установке последовательно установлены два отсечных быстродействующих газовых клапана типа СКВ.
Камера сгорания – трубчато-кольцевая, с двенадцатью жаровыми трубами и общим газосборником. Осевая двухступенчатая турбина газогенератора имеет усиленный корпус. При ее изготовлении использованы коррозионно-стойкие и жаропрочные материалы.
На двигателе установлен корпус с коллекторами и форсунками для промывки газовоздушного тракта. Дополнительно двигатель оснащен датчиками измерения параметров, позволяющими контролировать техническое состояние узлов и систем.
Согласование частоты вращения ротора силовой турбины двигателя (5000 об/мин) с номинальной частотой вращения ротора генератора (3000 об/мин) производится с помощью одноступенчатого редуктора ТХ56/1С с передаточным числом 1,66.
Запуск двигателя осуществляется посредством электрозапуска. Время автоматического пуска ГТЭС из прогретого состояния с выходом на режим минимальной частоты вращения ротора ГГ (холостого хода), включая режим вентиляции продолжительностью 5 мин, составляет не более 7 мин. Время пуска и нагружения ГТЭС, от момента подачи команды на запуск ГТУ до готовности принять нагрузку, включая режим прогрева, – не более 12 мин.
Энергоблок выдерживает сейсмическое воздействие по шкале MSK-64 интенсивностью до 7 баллов без специальных мероприятий.
Электроприводной компрессор дожимной компрессорной станции обеспечивает повышение давления газа с 0,4 МПа до 4,5 МПа. Производительность компрессора составляет 7600 м³/ч.
Системы маслообеспечения. В составе ГТЭС-25 применены две гидравлически не связанные между собой системы маслообеспечения: газотурбинного двигателя и объединенная система редуктора и генератора.
Системы маслообеспечения включают в себя маслоблок, фильтры с тонкостью фильтрации 12 мкм, АВОМ, редукционные клапаны, датчики давления и температуры.
Обе маслосистемы – принудительные, циркуляционные, используют масло «Петрим» и ТП-22С соответственно. Все элементы систем, за исключением аппаратов воздушного охлаждения масла, которые размещены на крыше блоков, расположены в блоках маслообеспечения, примыкающих непосредственно к энергоблоку.
В системе маслообеспечения редуктора и генератора подача масла осуществляется электронасосами. При работе ГТД подачу масла в двигатель и его откачку обеспечивает маслонасос, имеющий привод от коробки приводов двигателя.
Воздухоочистительное устройство (ВОУ). Воздух проходит очистку в трех ступенях, выполненных на основе фильтрационной системы VKKW RU. Воздухоочистительное устройство оснащено байпасными клапанами, которые открываются при предельном значении перепада давления в ступенях очистки. Необходимость в техобслуживании определяется по перепаду давления циклонной ступени очистки с выдачей сигнала оповещения оператору станции. Работа воздухоочистительного устройства осуществляется совместно с системой подогрева циклового воздуха, которая предотвращает обледенение элементов ВОУ.
Воздух для системы подогрева подается от блока двигателя и из компрессора ГТУ. Система включается и выключается автоматически, по сигналу САУ энергоблока. Внутри корпуса воздухоочистительного устройства со стороны всасывания установлен шумоглушитель, обеспечивающий снижение уровня шума до санитарных норм.
Электропитание собственных нужд. Электропитание в ГТЭС осуществляется от внешней сети переменного трехфазного тока напряжением 380 В (основной источник) и от собственной батареи аккумуляторов 24 В и 220 В. Максимальная потребляемая мощность (на режиме пуска станции) – 350 кВт. Во время работы ГТЭС потребляемая мощность собственных нужд не превышает 250 кВт.
Вентиляция. В блоке двигателя применяется вентиляция вытяжного типа. Поддержка оптимального температурного режима в блоках редуктора-генератора и двигателя осуществляется в автоматическом и, при необходимости, ручном режиме.
Турбогенератор. В составе энергоблока применен синхронный трехфазный двухполюсный турбогенератор Т-25-23У3 с бесщеточной диодной цифровой системой возбуждения. Система смазки – циркуляционная, под давлением.
Турбогенератор имеет воздушно-водяную систему охлаждения по замкнутому циклу.
Режим циркуляции обеспечивается вентиляторами, установленными на валу ротора. Охлаждение воздуха осуществляется при помощи блока водяных воздухоохладителей.
Водогрейный котел-утилизатор. Котел-утилизатор К-25-150Н изготовлен холдинговой компанией «Энергомашстрой» (Белгород). В котле осуществляется подогрев сетевой воды выхлопными газами ГТУ для общестанционного коллектора.
Система управления ГТЭС. САУ энергоблока построена на базе современных средств цифровой микропроцессорной техники фирмы Siemens. Она представляет собой интегрированную систему, осуществляющую комплексное автоматическое управление и защиту основного и вспомогательного оборудования энергоблока.
Дистанционный контроль и управление работой энергоблока осуществляет оператор автоматизированного рабочего места в составе главного щита управления АСУ ТП станции.
САУ ГТУ является подсистемой САУ энергоблока и обеспечивает запуск газотурбинного двигателя, управление на всех режимах его работы и при останове. Блоки управления и защиты реализованы на базе технических средств Siemens.
САУ верхнего уровня управляет системами энергоблока, дожимной компрессорной станцией, котлом-утилизатором, системами пожаротушения и др. Управление ГТЭС осуществляется из пультовой, находящейся в центральном щите управления ТЭЦ-1.
В заключение нужно отметить, что модульная конструкция и максимальная заводская готовность энергоблока позволили реализовать проект менее чем за два года. Благодаря высокой степени автоматизации оборудования не потребовалось привлечения дополнительного персонала. Группа специалистов ТЭЦ прошла обучение по вопросам эксплуатации и техобслуживания энергоблока на предприятии «Авиадвигатель».

Газотурбинная электростанция ГТЭС-25П построена на территории ТЭЦ-1 в рамках Программы технического перевооружения, реконструкции и капитального строительства генерирующих мощностей ОАО «Башкирэнерго». Выбор оборудования был обусловлен многолетним сотрудничеством энергетиков Башкирии с пермскими двигателестроителями. С 2000 года на объектах «Башкирэнерго» успешно эксплуатируются три ГТЭС Урал-4000 разработки и производства ОАО «Авиадвигатель».
В 2000 году введена в строй ГТУ-ТЭЦ «Шигили» в с. Большеустьикинском Мечетлинского района на базе одной ГТЭС Урал-4000, в 2002 г. – ГТУ-ТЭЦ «Агидель» на базе двух станций. На начало текущего года ГТУ-ТЭЦ «Шигили» отработала более 25000 часов, а две электростанции в г. Агидель – более 33000 и 36000 часов соответственно. Оба энергоблока, входящие в состав ГТУ-ТЭЦ «Агидель», выработали ресурс до капитального ремонта, составляющий 25000 часов. Но учитывая надежность работы ГТЭС, компания «Авиадвигатель» приняла решение о продлении ресурса оборудования до 35000 часов.