Разгоревшийся вокруг газовых турбин для ТЭС в Крыму скандал вновь актуализировал необходимость снижения зависимости российской энергосистемы от импортного оборудования, однако создание в стране собственного производства газовых турбин высокой мощности с нуля не целесообразно в условиях окончания программы договоров предоставления мощности (ДПМ) и отсутствия долгосрочного спроса, считают опрошенные ТАСС эксперты.
Наиболее оптимальный путь - использование схем локализации и доработка производимой НПО «ОДК-Сатурн» (Объединенная двигателестроительная корпорация, входит в Ростех) первой российской газотурбинной энергетической установки мощностью 118 МВт - ГТД-110М.
Как сообщил ТАСС заместитель министра энергетики РФ Андрей Черезов, по оценкам Минэнерго России, сегодня спрос на большие турбины в России в среднем составляет 2–3 единицы ежегодно или 53 единицы до 2035 года.
«На долгосрочный период, с учетом прогнозного прироста потребляемой мощности до 2035 года на 24 ГВт, а также потребности в замене устаревших турбин с наработкой свыше 300 тыс. часов (турбины типа К-300) спрос на турбины большой мощности в России должен составить порядка 53 единиц.
При отсутствии в стране проектов, требующих резкого прироста мощности, 53 единицы - это значительный рынок», - сказал Черезов, отметив, что такого спроса все же недостаточно для разворачивания производственных мощностей.
Турбина непростой судьбы
Созданный в рамках реформы «РАО ЕЭС» механизм ДПМ позволил обеспечить ввод новых мощностей в стране с привлечением продукции западных производителей - Siemens, GE, Alstom, Mitsubishi, Kawasaki и других. Сегодня в России эксплуатируется около 244 газовых турбин иностранного производства, что, по данным Минэнерго, составляет 63% от общего количества.
Доля российских турбин ниже - 147 единиц, или 37%. Попытки создать собственную турбину высокой мощности предпринимались еще много лет назад, в 2012 году энергетики жаловались, что производимые «Сатурном» газотурбинные двигатели ГТД-110 часто выходят из строя.
В 2013 году «Сатурн» подписал инвестиционное соглашение с Роснано и «Интер РАО» по созданию газотурбинного двигателя нового поколения - ГТД-110М. Планировалось, что реализация проекта завершится в 2017 году, однако пока ГТД-110М - результат глубокой модернизации газотурбинного двигателя ГТД-110 - проходит испытания.
В пресс-службе предприятия ТАСС рассказали, что на второе полугодие 2017 года запланированы испытания с ресурсными рабочими лопатками 1 ступени турбины, затем длительные комплексные испытания, а на 2018 год - запуск в серийное производство. Заместитель министра промышленности и торговли РФ Василий Осьмаков отметил ТАСС, что Минпромторг поддерживает этот проект и «надеется, что в 2018 году турбину выведут на серийное производство».
Черезов считает, что «Сатурну» необходимо активизировать работу над доведением этой турбины до требуемых технических характеристик. «Газовая турбина «Сатурна» - довольно интересный проект, но для полной его реализации требуются серьезные вложения. Во время испытаний на станциях был составлен перечень замечаний, и на их основе в рамках рабочей группы Минпромторга сформулированы требования по модернизации турбины, так как есть небольшие недоработки.
«Эту работу целесообразно продолжить, аналог турбины нам необходим», - отметил замминистра энергетики, добавив, что в России есть объекты электроэнергетики, на которых могут быть использованы данные турбины.
«ОДК-Сатурн» предварительно оценивает потребность отечественного рынка в газотурбинных установках на базе ГТД-110М в 80 штук до 2030 года.
«Проведенный анализ рынка позволил определить „скрытые” резервы в виде большого объема модернизации и реконструкции ТЭЦ. Кроме того, имеется потребность в газотурбинных установках большой мощности в качестве механического привода для их применения на перспективных заводах по сжижению природного газа», - сообщили ТАСС в пресс-службе ОДК.
В чем преимущество?
Существующие мощности «ОДК-Сатурн» позволяют производить до двух ГТД-110М в год. Планы компании амбициозны, предприятие уверено в рентабельности проекта.
«Разработана концепция расширения производства для серийного изготовления ГТД-110М в объеме 6–10 штук в год, что позволит обеспечить потребности российского рынка энергетического оборудования. „ОДК-Сатурн” на базе полученного опыта по реализации проекта ГТД-110М подготовило предложения по дальнейшей модернизации двигателя с возможностью увеличения его мощности до 150 МВт. По нашей оценке, российский рынок нуждается в отечественных энергетических ГТД большой мощности, поэтому мы уверены в рентабельности проекта», - отметили в пресс-службе.
Ключевым достоинством российской разработки «ОДК-Сатурн» называет ценовой показатель при не уступающих конкурентам техническим параметрам.
«Существенным преимуществом ГТД-110М перед зарубежными аналогами является высокий КПД - 36,5% (ISO), что выгодно отражается на стоимости жизненного цикла изделия. Кроме того, уникальные массогабаритные характеристики ГТД-110М позволяют осуществлять его транспортировку даже в отдаленные регионы страны в полной заводской готовности любыми видами транспорта, а также выполнять монтаж турбины при замене устаревшего оборудования без реконструкции здания станции.
Среди других особенностей ГТД-110М - хорошая динамика по росту и сбросу мощности при переходных процессах, высокие показатели топливной эффективности, низкая себестоимость выработки электрической и тепловой энергии», - подчеркивают в компании.
Заместитель министра энергетики РФ Андрей Черезов выделил также невысокую металлоемкость российской турбины.
«Отечественная турбина отличается от Siemens подходом в изготовлении, она имеет относительно невысокую металлоемкость. Например, в ее конструкции применяются пустотелые валы.
У такой технологии нет. Конструкция ГТД-110М сделана по аналогии с турбинами на корабельных установках. Пустотелые валы позволяют облегчить конструкцию турбины за счет снижения металлоемкости, что делает корабль существенно легче. На наш взгляд, в ГТД-110М заложено много интересных идей, но требуется доработка автоматики, системы управления турбиной, решение вопросов с материалами, используемыми на лопатках и горячей части. Конечно, это большой объем научной работы, но ее необходимо проделать», - пояснил он.
По пути локализации с оглядкой на Китай
Черезов считает, что все же в краткосрочном и среднесрочном периоде с учетом уровня спроса на газовые турбины ожидать лавинообразного притока инвестиций в развитие турбин именно российского производства большой мощности не стоит, особенно с учетом того, что по сложившейся практике объем государственного финансирования подобных проектов составляет в среднем 30% от общего объема.
«Если смотреть с позиции оценки экспортного потенциала перспективных газовых турбин большой мощности, то здесь нам предстоит пройти немалый путь к созданию конкурентоспособной инновационной продукции.
На эти цели нужно минимум 10 лет. Поэтому в краткосрочной и среднесрочной перспективе приемлемой для нас является схема локализации, в долгосрочной перспективе мы будем наращивать собственные компетенции в области крупного энергетического машиностроения и постепенно переходить на собственное производство с полным циклом, включая сервисное обслуживание», - пояснил замминистра.
По его словам, схема локализации позволит не только сформировать компетенции в области газотурбиностроения, но и обеспечить трансферт технологий в отечественное производство газовых турбин. Не стоит, по мнению замминистра, забывать и о том, что для этого нужно и развитие смежных отраслей - металлургии, информационных технологий, включая информационную безопасность.
Черезов заметил, что необходимо предпринять действия по дальнейшему улучшению ситуации, связанной с локализацией производства оборудования, а именно о выполнении взятых на себя обязательств. В качестве удачного примера он привел опыт компаний из Китая, сумевших за несколько лет наверстать упущенное в энергомашиностроении.
«Мы анализировали ситуацию с производством газотурбинного оборудования в Китае. Начиная с 2000 года за счет использования схемы локализации и освоения компетенций, им удается выпускать турбины по техническим характеристикам не уступающие европейским. Благодаря локализации, китайские компании перешли на серийный выпуск аналога турбины Siemens, но мощностью 300 МВт.
При этом в программах локализации, используемых в Китае, график локализации прописывается по годам, с предусмотренными за невыполнение обязательств штрафами. При таком подходе в течение пяти лет Китай может закрыть собственные потребности и по другим позициям, закупаемым сейчас в Европе или США. Например, на лопатки газовых турбин и других компонентов горячего тракта», - поделился Черезов.
Замминистра также отметил, что компаниям, локализующим производство, необходима финансовая поддержка.
«В Китае, например, такие предприятия получают финансовую поддержку. Кроме того, они застрахованы. В случае низкого спроса на продукцию, банки берут риски на себя, компенсируя потери производителю.
Именно поэтому нам нужно развивать не только технический задел, но и разрабатывать такие меры поддержки, как кредитование финансовыми организациями компаний, занимающихся локализацией, на длительный период и под низкий процент.
Данные меры должны быть первоочередными. В Китае проекты по газотурбинному оборудованию финансируют банки первой пятерки», - добавил он.
Без драматизма
Siemens, работающий в России более 160 лет, пересмотрел формат работы в РФ и обозначил более жесткие рамки дальнейшего сотрудничества с энергетиками из-за ситуации вокруг поставок турбин для теплоэлектростанций в Крыму. Концерн заявил 21 июля, что все четыре газотурбинные установки для крымских тепловых электростанций (ТЭС) оказались производства Siemens и были поставлены на полуостров в обход санкций Евросоюза.
Компания через суд намерена добиваться возврата генерирующего оборудования. Сложившаяся ситуация также стала поводом для инициирования Siemens проверок российских партнеров по строительству электростанций на предмет соблюдения ими экспортных правил ЕС и временной приостановке поставок энергооборудования по уже заключенным контрактам.
Министр промышленности и торговли РФ Денис Мантуров при этом ранее подчеркивал, что российская сторона обеспечила максимальную юридическую корректность при использовании технологий Siemens в производстве турбин для ТЭС в Крыму. По словам министра, Симферопольская и Севастопольская ТЭС будут оснащены турбинами российского производства, но с использованием элементов зарубежного.
У турбин есть российский сертификат, отмечал глава Минпромторга. В «Технопромэкспорте» сообщали, что «на сегодняшний день турбины прошли модернизацию, и специфицированы по характеристикам под проект с использованием российских ноу-хау».
Гендиректор промышленного холдинга «Ротек» Михаил Лифшиц считает, что драматизма в заявлениях немецкого концерна нет, а России нужно иметь собственное производство, но возможно это лишь при долгосрочном и понятном спросе.
«Рынок газовых турбин богат. Никуда не делись такие компании как Ansaldo Energia, MAPNA, Mitsubishi. Если Siemens оказался в какой-то щекотливой ситуации и готов потерять часть рынка, то его заместят очень быстро. Драматизма в событиях с Siemens нет», - отметил эксперт.
По словам Лифшица, для развития собственных компетенций в стране «необходимо иметь более определенную позицию государства, которое будучи достаточно весомым собственником энергетической инфраструктуры, должно определять спрос».
«Компетенций в стране по газо-турбостроению в стране хватает благодаря нашим западным коллегам и благодаря тому, что уже построено.
Поэтому если стоит задача собрать компетенции и создать турбину - она абсолютно реализуема внутри страны. История в том, что есть конкурентная среда и как производитель могу сказать, что многие аспекты деятельности, в которых мы живем, ставят нас в заведомо неконкурентную позицию. Если, например, кто-то решил сделать турбину в Германии, то он может взять кредит под 0,5%, а чтобы сделать турбину в России, нужно пойти и взять кредит, но уже, к примеру, под 10% годовых. При этом мы одинаково покупаем металл, являющийся биржевым товаром и так далее», - пояснил он.
Лифшиц подчеркнул, что «стоимость денег для российского производителя - это не помощь от государства, а создание конкурентной позиции для участников рынка».
Юлия Темерева
МОСКВА, 24 мая (BigpowerNews) Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК, входит в Госкорпорацию Ростех) объявила об успешном прохождении первых двух этапов испытаний первой газотурбинной установки российской разработки мощностью свыше 110 МВт ГТД-110М.
Как сообщили в ОДК, на второе полугодие 2017 года запланированы испытания с ресурсными рабочими лопатками 1 ступени турбины, затем длительные комплексные испытания, а на 2018 год намечен запуск в серийное производство.
«ГТД-110М – одновальная газовая турбина, предназначенная для использования в газотурбинных энергетических и парогазовых установках большой мощности. Она представляет собой результат глубокой модернизации газотурбинного двигателя ГТД-110»,- сообщили в ОДК.
Разработкой турбины занимается ООО «Инжиниринговый центр «Газотурбинные технологии» – совместное предприятие ПАО «Интер РАО», АО «Роснано» и производителя турбины ПАО «НПО «Сатурн» (входит в ОДК, расположено в г. Рыбинск Ярославской обл.).
Сообщается, что «создание ГТД-110М является стратегическим проектом, реализуемым в рамках программы импортозамещения в области газотурбинных технологий при активной поддержке Минпромторга РФ и ГК Ростех».
По словам заместителя генерального директора «ОДК» – руководителя дивизиона «Энергетические и промышленные программы» Сергея Михайлова, корпорация будет готова «в ближайшее время предложить потенциальным заказчикам конкурентоспособный двигатель большой мощности». По предварительным оценкам, говорит топ-менеджер, «потребность только отечественного рынка в газотурбинных установках на базе ГТД-110М составляет до 80 штук до 2030 года».
Управляющий директор НПО «Сатурн» Виктор Поляков говорит, что «мощности предприятия в настоящее время позволяют производить до двух таких изделий в год, однако НПО разработана концепция расширения производства для серийного изготовления ГТД-110М в объеме 6−10 штук в год». Это «позволит обеспечить потребности российского рынка энергооборудования», уверен Поляков.
«Работа по созданию качественного нового продукта – ГТД-110М – позволила НПО «Сатурн» расширить конструкторскую, технологическую и производственную компетенцию, отмечает он.
Как рассказали в «ОДК», первые два этапа испытаний опытного образца ГТД-110М прошли на испытательном стенде АО «Стенд» (г. Комсомольск, Ивановская обл.). Там утверждают, что они «подтвердили эффективность реализованных первоочередных НИОКР проекта». В частности, сообщается, что была проведена оценка внедренных мероприятий по снижению динамических напряжений рабочей лопатки 1−й ступени и мероприятий по обеспечению ресурса камеры сгорания, а также тепловой эффективности корпуса. Проведены испытания термобарьерных и износостойких покрытий жаровых труб и термобарьерных наноструктурированных покрытий рабочих лопаток турбины.
«По ключевым технико-экономическим параметрам ГТД-110М конкурирует с лучшими зарубежными аналогами», – говорит Сергей Михайлов. По его словам, этого удалось добиться за счет правильного выбора «Газотурбинными технологиями» и НПО «Сатурн» «решений, направленных на устранение «детских болезней» ГТД-110».
Сейчас «НПО «Сатурн» работает над созданием малоэмиссионной камеры сгорания (МЭКС) для ГТД-110М, «конструкторская документация на которую разрабатывается в соответствии с мировыми тенденциями обеспечения экологических норм». Ранее, рассказали в «ОДК», в ОАО «ВТИ» и ФГУП «ЦИАМ» были проведены стендовые испытания прототипа МЭКС на низких и полных параметрах, «по результатам которых полностью подтверждены заявленные технические характеристики и обеспечены выбросы NOx не более 50 мг/нм3, СО – не более 10 мг/нм3».
Существенным преимуществом ГТД-110М перед зарубежными аналогами называется высокий КПД – 36,5% (ISO). Это «выгодно отражается на стоимости жизненного цикла изделия», говорят в «ОДК». Кроме того, отмечают в корпорации, «уникальные массогабаритные характеристики ГТД-110М позволяют осуществлять его транспортировку даже в отдаленные регионы страны в полной заводской готовности любыми видами транспорта, а также выполнять монтаж турбины при замене устаревшего оборудования без реконструкции здания станции». Среди других особенностей ГТД-110М указывается «хорошая динамика по росту и сбросу мощности при переходных процессах, высокие показатели топливной эффективности, низкая себестоимость выработки электрической и тепловой энергии».
ПАО «Научно-производственное объединение «Сатурн» – двигателестроительное предприятие, специализируется на разработке, производстве и послепродажном обслуживании газотурбинных двигателей для военной и гражданской авиации, энергогенерирующих и газоперекачивающих установок, силовых установок морского назначения. ПАО «НПО «Сатурн» входит в структуру АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» и является головным предприятием дивизиона «Двигатели для гражданской авиации» – бизнес-единицы ОДК. Расположено в Рыбинск (Ярославская обл.).
АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» (входит в Госкорпорацию Ростех) – интегрированная структура, специализирующаяся на разработке, серийном изготовлении и сервисном обслуживании двигателей для военной и гражданской авиации, космических программ и военно-морского флота, а также нефтегазовой промышленности и энергетики. Одним из приоритетных направлений деятельности ОДК является реализация комплексных программ развития предприятий отрасли с внедрением новых технологий, соответствующих международным стандартам.
Произведенная Объединенной двигателестроительной корпорацией (входит в Госкорпорацию Ростех) в рамках программы импортозамещения первая российская газотурбинная энергетическая установка мощностью свыше 110 МВт ГТД-110М успешно прошла первые два этапа испытаний. На второе полугодие 2017 года запланированы испытания с ресурсными рабочими лопатками 1 ступени турбины, затем длительные комплексные испытания, а на 2018 год - запуск в серийное производство.
ГТД-110М мощностью более 110 МВт - одновальная газовая турбина, предназначенная для использования в газотурбинных энергетических и парогазовых установках большой мощности. Она представляет собой результат глубокой модернизации газотурбинного двигателя ГТД-110. На сегодняшний день в России серийно не производятся отечественные газовые турбины в классе мощности свыше 110 МВт.
Работа по проекту ГТД-110М ведется ООО «Инжиниринговый центр «Газотурбинные технологии» - совместным предприятием, в которое входят ПАО «Интер РАО», АО «Роснано» и производитель турбины ПАО «НПО «Сатурн» (входит в ОДК, расположено в г. Рыбинск Ярославской обл.). Создание ГТД-110М является стратегическим проектом, реализуемым в рамках программы импортозамещения в области газотурбинных технологий при активной поддержке Министерства промышленности и торговли РФ и Госкорпорации Ростех.
Первые два этапа испытаний опытного образца ГТД-110М, проходившие на испытательном стенде АО «Стенд» (г. Комсомольск, Ивановская обл.), подтвердили эффективность реализованных первоочередных НИОКР проекта. В частности, проведена оценка внедренных мероприятий по снижению динамических напряжений рабочей лопатки 1-й ступени и мероприятий по обеспечению ресурса камеры сгорания, а также тепловой эффективности корпуса. Проведены испытания термобарьерных и износостойких покрытий жаровых труб и термобарьерных наноструктурированных покрытий рабочих лопаток турбины.
«Проведенная «Инжиниринговым центром «Газотурбинные технологии» и НПО «Сатурн» работа показала верность выбранных решений, направленных на устранение «детских болезней» ГТД-110. В результате по ключевым технико-экономическим параметрам ГТД-110М конкурирует с лучшими зарубежными аналогами, - говорит заместитель генерального директора АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» - руководитель дивизиона «Энергетические и промышленные программы» Сергей Михайлов. - В ближайшее время мы будем готовы предложить потенциальным заказчикам конкурентоспособный двигатель большой мощности. По предварительным оценкам, потребность только отечественного рынка в газотурбинных установках на базе ГТД-110М составляет до 80 штук до 2030 года».
В настоящее время ПАО «НПО «Сатурн» ведет работу по созданию малоэмиссионной камеры сгорания (МЭКС) для ГТД-110М, конструкторская документация на которую разрабатывается в соответствии с мировыми тенденциями обеспечения экологических норм. Ранее в ОАО «ВТИ» и ФГУП «ЦИАМ» были проведены стендовые испытания прототипа МЭКС на низких и полных параметрах, по результатам которых полностью подтверждены заявленные технические характеристики и обеспечены выбросы NOx не более 50 мг/нм3, СО - не более 10 мг/нм 3 .
«Работа по созданию качественного нового продукта - ГТД-110М - позволила НПО «Сатурн» расширить конструкторскую, технологическую и производственную компетенцию, - говорит заместитель генерального директора - управляющий директор ПАО «НПО «Сатурн» Виктор Поляков. - Мощности предприятия в настоящее время позволяют производить до двух таких изделий в год, однако НПО «Сатурн» разработана концепция расширения производства для серийного изготовления ГТД-110М в объеме 6-10 штук в год, что позволит обеспечить потребности российского рынка энергетического оборудования».
Существенным преимуществом ГТД-110М перед зарубежными аналогами является высокий КПД - 36,5% (ISO), что выгодно отражается на стоимости жизненного цикла изделия. Кроме того, уникальные массогабаритные характеристики ГТД-110М позволяют осуществлять его транспортировку даже в отдаленные регионы страны в полной заводской готовности любыми видами транспорта, а также выполнять монтаж турбины при замене устаревшего оборудования без реконструкции здания станции. Среди других особенностей ГТД-110М - хорошая динамика по росту и сбросу мощности при переходных процессах, высокие показатели топливной эффективности, низкая себестоимость выработки электрической и тепловой энергии.
В статье рассказывается о ГТУ ГТЭ-110 и ее технических характеристиках, а также подпробно описан двигатель ГТД-110 и генератор ТФГ‑110‑2УЗ.
Краткое описание газотурбинной установки ГТЭ-110
Газотурбинная установка ГТЭ-110 создана на основе газотурбинного двигателя ГТД‑110 и предназначена для использования на электростанциях. Она может работать как пиковая или базовая установка, а также в составе комбинированных установок.
Установка представляет собой технологический комплекс оборудования в блочно-комплектном исполнении, что обеспечивает удобство монтажа и обслуживания. В состав ГТЭ-110 входят следующие основные узлы:
- газотурбинный двигатель ГТД‑110 на раме;
- укрытие (контейнер);
- турбогенератор ТФГ‑110‑2УЗ мощностью 110 МВт на раме с системой возбуждения и тиристорным пусковым устройством;
- блоки маслоагрегатов и топливной автоматики;
- входное и выходное устройство ГТД;
- блок электротехнического оборудования с системой автоматического регулирования, управления, защиты и контроля.
История испытаний
Газотурбинный двигатель ГТД‑110 разработан НПП «Машпроект» (г. Николаев, Украина) и предназначен для работы в составе комбинированных установок различной мощности с коэффициентом полезного действия 52‑55 % и более. Он также может использоваться на электростанциях для покрытия пиковых электрических нагрузок.
Первый опытный двигатель ГТД‑110 был изготовлен в 1998 году в производственной кооперации НПП «Машпроект» и ОАО «Рыбинские моторы». В настоящее время производство установки ГТЭ‑110 в полном объеме организовано на НПО «Сатурн» (г. Рыбинск).
В период с 1998 по 2000 годы на испытательном стенде НПП «Машпроект» проведен большой объем испытаний двигателя ГТЭ‑110 № 1. Первый этап испытаний осуществлялся на дизельном топливе, второй - на природном газе.
Испытательный стенд НПП «Машпроект» состоит из испытуемого газотурбинного двигателя, гидротормоза «Бизон», специально разработанного в объединении «Машпроект» для испытаний ГТД‑110, пускового газотурбинного двигателя мощностью 4 МВт и систем обеспечения работы стенда. При испытаниях нагружение двигателя вплоть до номинальной мощности осуществлялось с помощью гидротормоза, имитировавшего нагрузку электрического генератора. На стенде установлены штатные блоки топливных агрегатов жидкого и газообразного топлива. Стенд оборудован системами смазки, пневматического управления, охлаждения и др. Подвод воздуха к ГТД осуществлялся во входную улитку через мерные цилиндры, позволяющие производить замер параметров на входе в двигатель. Уходящие газы отводятся в стендовый газоотвод. Управление стенда осуществляется микропроцессорной системой управления, регулирования, контроля и защиты.
В результате испытаний выполнено около 60 пусков. Общее время запуска от момента подачи топлива до выхода на холостой ход генератора с частотой вращения 3000 об/мин составляет 7,5-8,3 минуты (450-500 сек.)
Читайте также: Воздухоаккамулирующая газотурбинная установка ГТЭ-350 ВА
Испытания и опытно‑промышленная эксплуатация второй установки ГТЭ‑110 № 2 осуществляются на Ивановской ГРЭС, где для этого создан специальный стенд.
Регулирование ГТУ
Регулирование режимов работы установки ГТЭ‑110 возможно с помощью входного поворотного направляющего аппарата компрессора. Входной направляющий аппарат (ВНА) может принимать два крайних положения: полностью открытое (–6 о), обеспечивающее максимальный расход воздуха через компрессор и полностью закрытое (–35 о), при котором расход воздуха снижается до некоторого предельного значения.
Регулирование установки с помощью ВНА используется на пусковых режимах, а также на тех режимах, где требуется поддержание температуры газа за газовой турбиной на заданном уровне. Обычно это режимы работы по комбинированному циклу в составе парогазовой установки. При работе ГТЭ с заданной электрической мощностью положение ВНА может быть установлено произвольно в допустимом интервале его изменения, при этом оно именуется как промежуточное.
ТТХ ГТУ на разных режимах
В опытах температура газа перед турбиной, при которой достигается номинальная мощность ГТЭ, равная 110 МВт, составляла 1161 о С, температура газа за турбиной была равна 502 о С, расход воздуха -358 кг/с, степень повышения давления в компрессоре - 15,7. Мощность газовой турбины составляла 250 - 255 МВт, компрессора - около 140 МВт. Суммарные потери давления в трактах ГТУ при работе на этих режимах составили (1-Пт/Пк)=0,071-0,074.
В результате экстраполяции результатов испытаний установки с открытым положением ВНА на расчетную температуру газа перед турбиной 1210 о С электрическая мощность составила 118,7 МВт, температура газа за турбиной - 526 о С, а КПД - 36,2 %. При расчетной температуре газов за турбиной 517 о С мощность установки равна 116,4 МВт, температура газа перед турбиной - 1197 о С, а КПД - 35,9 %. Эти цифры, полученные при тепловых испытаниях, говорят о наличии резерва для повышения мощности, что является результатом увеличения расхода воздуха и КПД компрессора по сравнению с расчетными значениями.
Газотурбинный двигатель ГТД-110
Конструктивно двигатель выполнен одновальным по традиционной для подобных энергетических установок схеме. Основные особенности двигателя перечислены ниже:
- двухопорный ротор турбокомпрессора (15‑ступенчатый компрессор и 4‑ступенчатая турбина);
- привод электрогенератора со стороны компрессора;
- упорный подшипник со стороны компрессора;
- регулируемый входной направляющий аппарат в компрессоре;
- осевой выходной газоход для снижения скорости потока с минимальными потерями давления.
Читайте также: выбор газовой турбины для проекта
Температура газа перед турбиной (сопловым аппаратом первой ступени) принята равной 1210 о С при работе в базовом режиме. Расчетный ресурс двигателя при этой температуре -100 тыс. часов, ресурс охлаждаемых лопаток - 25 тыс. часов.
Система охлаждения двигателя
Турбина имеет конвективную систему охлаждения за исключением соплового аппарата первой ступени, который выполнен с конвективно‑пленочным охлаждением. Охлаждаются сопловые решетки первых трех ступеней и рабочие лопатки первых двух ступеней. Все рабочие и сопловые лопатки изготавливаются методом точного литья по выплавляемым моделям. Для рационального использования воздуха охлаждение лопаточных венцов, дисков и корпусов турбины осуществляется воздухом, отбираемым за 7, 10 и 15-й ступенями компрессора. Часть воздуха, отбираемого за 15‑й ступенью компрессора, охлаждается в водо-воздушном теплообменнике до температуры 150‑180 о С и поступает на охлаждение рабочей лопатки первой ступени и соплового аппарата второй ступени. Суммарный отбор воздуха на охлаждение турбины составляет около 13 % от расхода воздуха через компрессор.
Топливо
Камера сгорания - трубчато-кольцевая. В кольцевом пространстве, образованном кожухом камеры сгорания и корпусом компрессора расположены 20 жаровых труб. По схеме течения потоков воздуха и продуктов сгорания камера сгорания является противоточной (петлевой). Установка может работать на двух видах топлива - природном газе и жидком топливе.
Габариты
Отличительной особенностью двигателя ГТД-110 является его малый вес, не превышающий 50 тонн (без рамы), и малые габариты (длина 7100 мм, диаметр - 3100 мм). Это позволяет осуществлять поставку двигателя на место эксплуатации в полностью собранном и испытанном виде. Перед отправкой заказчику каждый образец двигателя ГТД‑110 проходит сдаточные испытания с проверкой его характеристик на номинальной мощности и предъявляется заказчику на соответствие параметров, заданных в технических условиях. Такой метод приемки, принятый в авиационной и судовой промышленности, позволяет резко снизить стоимость и время монтажных и пуско‑наладочных работ по сравнению с традиционными паротурбинными блоками. Общее время монтажа и пуско‑наладочных работ двигателя составляет 1,0–1,5 месяца.
Основные показатели двигателя по условиям ISO
|
Наименование параметра |
режим работы |
|
| Электрическая мощность, МВт | 114,5 | 125,0 |
| КПД, % | 35,5 | 36,0 |
| Температура газа перед турбиной, оС | 1210 | 1270 |
| Температура уходящих газов, оС | 525 | 555 |
| Расход уходящих газов, кг/с | 362 | 363 |
| Степень повышения давления в компрессоре | 14,7 | 15,0 |
Турбогенератор ТФГ‑110‑2УЗ
Турбогенератор ТФГ‑110‑2УЗ производства ОАО Электросила имеет воздушное охлаждение и снабжен системой тиристорного возбуждения, обеспечивающей высокую надежность.
По сравнению с водородным или водяным охлаждением воздушное охлаждение обеспечивает турбогенератору следующие преимущества:
- повышенную надежность в эксплуатации;
- высокую степень готовности;
- простоту обслуживания;
- меньшие затраты на эксплуатацию и ремонт.
Турбогенератор оснащен современной бесщеточной статистической тиристорной системой возбуждения с микропроцессорным управлением. В состав основного оборудования системы возбуждения входят:
- трансформатор возбуждения;
- щит возбуждения с двухсторонним обслуживанием, а также резисторы в цепи разрядника, устанавливаемые отдельно от щита возбуждения.
Характеристики турбогенератора ТФГ‑110‑2УЗ
| Мощность, МВт | 110 |
| КПД, % | 98,4 |
| Напряжение, В | 10500 |
| Ток, А | 7561 |
| Частота, Гц | 50 |
| Вес, т | 50 |
Система автоматического управления ГТЭ-110
Управление установкой ГТЭ‑110 осуществляется микропроцессорной системой автоматического управления (САУ), разработанной АО «Интеравтоматика». Система выполняет следующие функции:
- автоматическое управление всеми режимами работы двигателя;
- автоматическое управление режимами работы всех вспомогательных систем установки;
- автоматическое управление электротехнической частью установки;
- защита всех основных и вспомогательных систем установки при появлении аварийных ситуаций;
- оперативная сигнализация о состоянии оборудования;
- регистрация и документирование технологических параметров;
- учет произведенной электрической энергии.
Аппаратура построена на элементной базе Teleperm ME, разработанной и применяемой фирмой Siemens во всех современных системах управления технологическими процессами. Российский аналог - ТПТС‑51 выпускается по лицензии на заводах Москвы. Система качества АО «Интеравтоматика» имеет сертификат соответствия ISO 9001.
(Visited 4 993 times, 2 visits today)
Произведенная Объединенной двигателестроительной корпорацией (ОДК) в рамках программы импортозамещения первая российская газотурбинная энергетическая установка мощностью свыше 110 МВт ГТД-110М успешно прошла первые два этапа испытаний .
На второе полугодие 2017 года запланированы испытания с ресурсными рабочими лопатками 1-й ступени турбины, затем длительные комплексные испытания, а на 2018 год – запуск в серийное производство.
ГТД-110М мощностью 118 МВт – одновальная газовая турбина, предназначенная для использования в газотурбинных энергетических и парогазовых установках большой мощности . Она представляет собой глубокую модернизацию газотурбинного двигателя ГТД-110. При модернизации доработке подверглись все его основные узлы.
На сегодняшний день в России серийно не производятся отечественные газовые турбины в классе мощности свыше 110 МВт. Работа по проекту ГТД-110М ведется ООО «Инжиниринговый центр «Газотурбинные технологии» – совместным предприятием, в которое входят ПАО «Интер РАО», АО «Роснано» и производитель турбины ПАО «НПО «Сатурн» (входит в ОДК, расположено в г. Рыбинске Ярославской обл.).
Заменить украинские двигатели >>
Создание ГТД-110М является стратегическим проектом, реализуемым в рамках программы импортозамещения в области газотурбинных технологий при активной поддержке Министерства промышленности и торговли России и Государственной корпорации «Ростех». Первые два этапа испытаний опытного образца ГТД-110М, проходившие на испытательном стенде АО «Стенд» (г. Комсомольск, Ивановская обл.), подтвердили эффективность реализованных первоочередных НИОКР проекта. В частности, проведена оценка внедренных мероприятий по снижению динамических напряжений рабочей лопатки 1-й ступени и мероприятий по обеспечению ресурса камеры сгорания, а также герметичности корпуса . Проведены испытания термобарьерных и износостойких покрытий жаровых труб и термобарьерных наноструктурированных покрытий рабочих лопаток турбины.
.jpg)
Проведенная НПО «Сатурн» и Инжиниринговым центром «Газотурбинные технологии» работа показала верность выбранных решений, направленных на устранение «детских болезней» ГТД-110. В результате в ближайшее время будет поставлен на рынок конкурентоспособный отечественный двигатель большой мощности. В настоящее время ПАО «НПО «Сатурн» ведет разработку комплекта малоэмиссионной камеры сгорания (МЭКС) для испытаний. Рабочая конструкторская документация на МЭКС для ГТД-110М разрабатывается ПАО «НПО «Сатурн» совместно с ООО «Инженерный центр газотурбинных технологий» в соответствии с мировыми тенденциями обеспечения экологических норм.
«Пермские моторы» готовы к серийному производству двигателя пятого поколения >>
Ранее в ОАО «ВТИ» и ФГУП «ЦИАМ» были проведены стендовые испытания прототипа МЭКС на низких и полных параметрах. По результатам испытаний на стенде полных параметров полностью подтверждены заявленные теххарактеристики МЭКС и обеспечены выбросы NOx не более 50 мг/нм³, СО – не более 10 мг/нм³.
Работа по созданию качественного нового продукта – ГТД-110М – позволила НПО «Сатурн» расширить конструкторскую, технологическую и производственную компетенцию. По результатам завершения комплекса испытаний модернизированного газотурбинного двигателя ГТД-110М мощности предприятия позволят производить для заказчиков до двух ГТД-110М в год.
Потребности рынка в России в газотурбинных установках на базе ГТД-110М, по предварительным оценкам, составляют до 60 штук до 2030 года. НПО «Сатурн» разработана концепция расширения производства для организации серийного изготовления ГТД-110М в объеме 6–10 штук в год, включающая в себя широкую кооперацию, что позволит обеспечить потребности российского рынка энергетического оборудования.
Новый российский двигатель ПД 14 >>
Основные потенциальные заказчики ГТД-110М – крупные энергетические компании России. По ключевым технико-экономическим параметрам ГТД-110М конкурирует с лучшими зарубежными аналогами. Эти факторы создают серьезную основу по востребованности данного двигателя, в том числе, на внешнем рынке.
Существенным преимуществом ГТД- 110М перед зарубежными аналогами является высокий КПД – 36,5 % (ISO), что выгодно отражается на стоимости жизненного цикла изделия. Кроме того, уникальные массогабаритные характеристики ГТД-110М позволяют осуществлять его транспортировку даже в отдаленные регионы страны в полной заводской готовности любыми видами транспорта, а также выполнять монтаж турбины при замене устаревшего оборудования без реконструкции здания. Среди других особенностей ГТД-110М – хорошая динамика по росту и сбросу мощности при переходных процессах, высокие показатели топливной эффективности, низкая себестоимость выработки электрической и тепловой энергии.