Д.Д. Сулимов – ОАО «Авиадвигатель»
И.П. Афанасьев – ОАО «Башкирэнерго»

Расширение Зауральской ТЭЦ (ОАО «Башкирэнерго») с применением газотурбинной установки ГТЭС-16ПА электрической мощностью 16 МВт позволяет увеличить отпуск электрической и тепловой энергии, а также значительно повысить надежность энергоснабжения потребителей.

Зауральская теплоэлектростанция расположена в восточной части г. Сибай (Республика Башкортостан), в промышленной зоне. Строительство электростанции началось в декабре 2002 года, запуск в эксплуатацию состоялся в марте 2004-го.
Станция строилась с целью создания мощного генерирующего источника энергии и использования его, в частности, для покрытия дефицита электрической мощности в Сибайском энергоузле. До этого электроснабжение осуществлялось из Челябинской и Оренбургской областей.
На Зауральской ТЭЦ было установлено десять газопоршневых энергоблоков JMS 620 GS-N.LC известной австрийской фирмы Jenbacher. Энергоблоки имеют единичную мощность 3,041 МВт и работают в базовом режиме на природном сетевом газе.
В 2008 году Башкирская генерирующая компания (ОАО «Башкирэнерго») принимает решение о расширении действующей ТЭЦ. Планируется строительство котельного цеха в составе двух котлов Е-50-1,4-250 ГМ и создание ГТУ-ТЭЦ на базе газотурбинной электростанции ГТЭС-16ПА с водогрейным котлом-утилизатором мощностью 23,26 МВт.
Реализация данного проекта позволит увеличить установленную электрическую мощность станции с 25 МВт до 41 МВт. Газотурбинная электростанция сможет частично покрыть отопительные нагрузки г. Сибай и полностью обеспечить горячее водоснабжение города в летний период.
Генпроектировщиком электростанции выступило ООО «Инженерный центр энергетики Башкортостана».
В настоящее время все оборудование ГТЭС-16ПА полностью смонтировано на площадке и завершается этап пусконаладочных работ силами компаний «Авиадвигатель» и «Башкирэнерго».

Особенности конструкции и характеристики ГТЭС-16ПА

Газотурбинная электростанция ГТЭС-16ПА единичной мощностью 16 МВт – одна из последних перспективных разработок пермского предприятия «Авиадвигатель».
Электростанция предназначена для комбинированной выработки электрической и тепловой энергии при температурах окружающего воздуха от –60 °С до +45 °С. В качестве основного топлива используется природный газ. В основе конструкции станции применена газотурбинная установка ГТЭ-16ПА с двигателем ПС-90ЭУ-16А.
ПС-90ЭУ-16А – газотурбинный одновальный двигатель со свободной силовой турбиной и электрической системой запуска, разработан на базе газогенератора современного высокоэффективного авиадвигателя ПС-90А2. Главным его отличием от ранее созданных в ОАО «Авиадвигатель» промышленных двигателей является применение четырехступенчатой свободной силовой турбины с номинальной частотой вращения 3000 об/мин.
При использовании такой конструкции привод турбогенератора осуществляется непосредственно, без использования редуктора. В результате снижаются затраты на эксплуатацию электростанции, и в целом повышается ее надежность.
В конструкции ГТЭС-16ПА применен турбогенератор Т-16-2РУХЛ3 производства ООО «Электротяжмаш-Привод» (г. Лысьва). Он предназначен для выработки переменного электрического тока частотой 50 Гц и напряжением 6,3 кВ.
Т-16-2РУХЛ3 – синхронный двухполюсный генератор с бесщеточной системой возбуждения, с воздушным охлаждением и системой подогрева. Привод турбогенератора осуществляется непосредственно от силовой турбины двигателя через трансмиссию и фрикционную муфту, которая предохраняет свободную турбину от перегрузок, возникающих на валу генератора в результате резкого повышения нагрузки в сети потребителя.
Для охлаждения турбогенератора используется собственная система вентиляции с двумя вентиляторами на валу ротора и блоком воздухоочистки и рециркуляции. Атмосферный воздух для охлаждения генератора проходит через шумоглушитель блока вентиляции и через воздуховод поступает в генератор. После охлаждения генератора воздух через второй воздуховод и шумоглушитель выводится в атмосферу.
В системе смазки двигателя в качестве основного используется масло Петрим, дублирующего – МС-8П. В системе смазки генератора основным является масло марки Тп-22, дублирующим – Тп-22С.
Основные показатели эффективности ГТЭС-16ПА не уступают эффективности ведущих мировых производителей ГТЭС.
Конструктивно ГТЭС-16ПА выполнена по модульной схеме. Это значит, что все оборудование и системы станции размещаются по функциональному назначению в отдельных блоках контейнерного типа и имеют полную заводскую готовность. Такой подход в конструировании ГТЭС сокращает время и затраты на транспортировку, сборку и монтаж электростанции.
В состав ГТЭС-16ПА входят следующие основные блоки:
•    блок двигателя;
•    блок выходного устройства;
•    блок генератора;
•    блок вентиляции генератора;
•    блок маслообеспечения двигателя;
•    блок управления;
•    блок маслообеспечения генератора;
•    блок электротехнический;
•    блок вентиляции двигателя;
•    блок воздухоочистки;
•    шумоглушитель.
В процессе работы станции атмосферный воздух поступает через шумоглушитель в блок воздухоочистки воздухоочистительного устройства (ВОУ). Для очистки воздуха в блоке установлена комбинированная система фильтрации кассетного типа фирмы EMW Filtertechnik (Германия).
Для обогрева шумоглушителя и блока воздухоочистки в холодное время года, с целью исключения обледенения, в шумоглушитель подается отбираемый от двигателя горячий воздух.
Из ВОУ очищенный воздух поступает через входную камеру в двигатель. Полученные в результате работы двигателя продукты сгорания проходят через котел-утилизатор, обеспечивая выработку тепловой энергии.
Блоки в составе электростанции ГТЭС-16ПА располагаются следующим образом. К задней стенке блока двигателя примыкает блок выходного устройства, за ним – блок генератора, на крыше которого расположен блок вентиляции генератора.
С правой стороны блока двигателя со стороны воздухозаборного устройства находится блок маслообеспечения двигателя, слева – блок управления. Блок воздухоочистки с шумоглушителем устанавливается на крыши блоков двигателя, управления и маслообеспечения.
Справа от блока генератора со стороны воздухозаборного устройства расположен блок электротехнический, слева – блок маслообеспечения генератора, на крыше которого установлен агрегат воздушного охлаждения масла (АВОМ).
На крыше блока двигателя, кроме ВОУ, размещаются АВОМ системы маслообеспечения двигателя, воздухо-воздушный теплообменник и блок вентиляции двигателя.
Для удобства и безопасности обслуживающего персонала на блоках электростанции ГТЭС-16ПА смонтированы лестницы, ограждения и площадки обслуживания.
Для обеспечения работы двигателя и генератора станция оборудована следующими системами:
•    автоматического управления;
•    вентиляции блока двигателя; маслообеспечения двигателя;
•    промывки газовоздушного тракта двигателя;
•    наддува трансмиссии;
•    смазки генератора;
•    вентиляции блока генератора;
•    электропитания электростанции;
•    системами контроля вибрации двигателя и генератора и контроля загазованности;
•    системами обогрева блоков ГТЭС и освещения;
•    автоматической системой пожаротушения.
Чтобы уменьшить капитальные затраты на строительство, ГТЭС-16ПА спроектирована, исходя из условия уличного размещения. Монтаж блоков станции выполнен на открытой площадке на подготовленный фундамент.
Электростанция строилась на основе кооперации. Помимо ОАО «Авиадвигатель» – разработчика ГТЭС-16ПА, в изготовлении ГТЭС участвовали его основные партнеры:
•    Пермский моторный завод – газотурбинная установка ГТЭ-16ПА;
•    Объединенный торговый дом «Привод-АЗТПА» – генератор;
•    компания «Уралтехномонтаж» – контейнеры блоков;
•    ОАО «Протон-ПМ» – сборка оборудования из блоков;
•    НПФ «Газ-Система-Сервис» – система автоматического управления (САУ) ГТЭС.

Основное оборудование в составе ГТУ-ТЭЦ

В состав основного оборудования электростанции, кроме ГТЭС-16ПА, входят дожимная компрессорная установка и водогрейный котел-утилизатор. Выбор производителей КУВ и компрессорной станции осуществлялся основным заказчиком ГТУ-ТЭЦ – Башкирской генерирующей компанией.
В соответствии с этим в проекте используется котел-утилизатор водогрейного типа КУВ-24-114 производства ЗАО «Энергомаш» (г. Белгород). Выработка тепловой энергии будет осуществляться путем утилизации тепла выхлопных газов. Котел выполнен с байпасированием выхлопных газов. Это позволяет выводить его из эксплуатации без остановки газотурбинного двигателя.
Компрессорную газовую установку топливного газа TGSI-S-130/800 WA поставила фирма «Энергаз» – официальный представитель компании Enerproject (Швейцария) в России.

Основные преимущества новой ГТУ-ТЭЦ на базе ГТЭС-16ПА:

•    увеличение электрической мощности Зауральской ТЭЦ с 25 МВт до 41 МВт;
•    эффективное использование тепла топлива на выработку электрической и тепловой энергии (коэффициент использования топлива не менее 85%);
•    высокий коэффициент полезного действия электростанции в простом цикле – 35,5%;
•    низкая себестоимость электрической и тепловой энергии, а, следовательно, и небольшой срок окупаемости проекта.

Стратегия распределенного производства энергии реализуется в Башкирии более 10 лет. Применение оборудования ОАО «Авиадвигатель» в республике началось в 2000 году, когда была введена в эксплуатацию ГТЭС-4 мощностью 4 МВт в селе Большеустьикинское. В 2002 году начала работу ГТЭС-8 в г. Агидель, а в 2009-м в Уфе была запущена ГТЭС-25П. Новая электростанция в Сибае является логическим продолжением стратегии башкирских энергетиков.

ОАО «Авиадвигатель», ведущее конструкторское бюро по разработке газотурбинных двигателей авиационного и промышленного назначения, входит в состав Объединенной двигателестроительной корпорации – 100%-й специализированной дочерней компании ОПК «Оборонпром» по управлению двигателестроительными активами.
ОАО «ОПК «Оборонпром» – многопрофильная машиностроительная группа компаний, созданная в 2002 году, – входит в состав ГК «Российские технологии». Основные направления деятельности: вертолетостроение, двигателестроение и др.