197

А. С. Лебедев, Н. О. Симин, О. Д. Векшин,И. В. Залетов, В. А. Конашков

Филиал ОАО «Силовые машины» «Ленинградский металлический завод», г. Санкт-Петербург

«Силовые машины» – ведущий российский производитель и по-ставщик оборудования для тепловых, гидравлических и газотурбинных электростанций поставляет на российский рынок энергетического обо-рудования комплектную энергетическую газотурбинную установку (ГТУ) ГТЭ-160 мощностью 157 МВт. С 1992 года накоплен большой опыт про-изводства V94.2. С 1993 по 2003 год на СП «Интертурбо», учрежденном ЛМЗ и Siemens, было выпущено 19 установок, 5 из них эксплуатируются в России. В 2003 году было начато производство ГТЭ-160 и к 2009 году изготовлено 20 установок, локализация производства в которых достига-ет 60%. В России первый блок ПГУ-450Т, укомплектованный головными двухтопливными образцами ГТЭ-160, пущен в 2005 году на Калининград-ской ТЭЦ-2, затем в 2007 году на ТЭЦ-27, а в 2008 году – на ТЭЦ-21 Мосэнерго.

Кроме того, в настоящее время заканчивается монтаж головного об-разца газотурбинной установки среднего класса мощности ГТЭ-65, кото-рая является собственной разработкой предприятия. ГТЭ-65 установле-на на ТЭЦ-9 Мосэнерго как надстройка ПГУ к существующим паровым турбинам в рамках модернизации станции.

Газотурбинная установка ГТЭ-160В 1992 г. филиал ОАО «Силовые машины» «ЛМЗ» приступил к освое-

нию производства энергетических газотурбинных установок V94.2 по ли-цензии фирмы Siemens. С 2001 года ОАО «Силовые машины» получило права на производство и продажи данной ГТУ под собственной маркой ГТЭ-160. За этот период была проделана большая работа по переработ-ке конструкторской и технологической документации, подбору и согла-сованию с Siemens применения российских материалов-аналогов, по-зволившая выполнять закупку поковок, отливок, проката на российском рынке. Было освоено изготовление свыше 60% компонентов ГТУ. Спе-циалисты филиала «ЛМЗ» приняли участие в разработке электронной системы регулирования и создании алгоритмов управления ГТУ совмест-но с Siemens.

Первые две ГТЭ-160 были изготовлены и поставлены на Калининград-скую ТЭЦ-2 в 2004 г. Пилотный блок ПГУ-450 на базе отечественного обо-

198

рудования был успешно сдан в эксплуатацию в 2005 г. с подтверждением всех гарантийных показателей газотурбинных установок. Данная работа осуществлялась при государственной поддержке Минпромэнерго РФ. В дальнейшем в период с 2005 по 2008 г. было запущено в эксплуатацию еще три энергоблока ПГУ-450 на ТЭЦ-27 и ТЭЦ-21 в ОАО «Мосэнерго» (рис.1).

При подготовке пуска первого блока ПГУ специалисты филиала «ЛМЗ» осуществляли техническое руководство комплексом пусконала-дочных работ с привлечением консультантов-адвайзеров Siemens. Все последующие блоки ПГУ были введены в эксплуатацию самостоятель-но с настройкой всех основных систем ГТУ: системы маслоснабжения, гидравлической и электронной части системы регулирования, системы запального газа, системы жидкого топлива, системы газообразного то-плива.

В настоящее время наработка ГТЭ-160 на Калининградской ТЭЦ-2 превысила 25 тыс. часов. В гарантийный период эксплуатации ОАО «Си-ловые машины» обеспечило техническую поддержку работы ГТУ и ее си-стем, а также вспомогательного оборудования, включая КВОУ.

Основные характеристики ГТЭ-160ГТЭ-160 предназначена для привода электрического генератора с ча-

стотой вращения 3000 об./мин. при эксплуатации в пиковом или базовом режимах использования, как в составе парогазовой установки, так и в от-крытом цикле. ГТЭ-160 может эксплуатироваться как на газообразном то-пливе, так и на дизельном топливе.

Основные параметры ГТЭ-160 в условиях по ISOМощность на клеммах генератора, МВт 157Температура газов на срезе выхлопного патрубка, °С 537Расход газа на выходе из ГТУ, кг/с 509КПД на клеммах генератора, % 34.4Частота вращения вала, об./мин. 3000Содержание NOX в газе на выходе из ГТУ, без впрыска воды, мг/нм3 (ррт) 50 (25)Потребное давление газа перед ГТУ, МПа 2.3Масса транспортируемого турбоблока, т 186.5Габариты, м 8.4x12.5x7.5

Конструкция ГТУ предусматривает возможность технического осмо-тра и диагностики узлов и деталей в соответствии с регламентом техни-ческого обслуживания и ремонта без вскрытия других элементов, име-ющих более длительный межремонтный ресурс, а также максимально возможный визуальный и инструментальный контроль и замену наи-более ответственных элементов без разборки или при незначительной разборке.

199

Двухопорный ротор турбокомпрессора состоит из дисков, несущих по одному венцу лопаток, и трех пустотелых валов, стянутых центральной стяжкой. Соединения дисков и валов выполнены хиртовыми. Примене-ние хиртов гарантирует надежную центровку дисков и валов, обеспечи-вает их свободное расширение в радиальном направлении и передачу вращающего момента.

Ротор собирается на стенде вертикальной сборки и затягивается ги-дравлическим приспособлением, что обеспечивает повышенную надеж-ность и низкий уровень вибраций. Балансировка ротора выполняется на разгонно-балансировочном стенде «Шенк».

Компрессор осевой, 16-ступенчатый. Лопатки входного направляю-щего аппарата выполнены поворотными и могут регулировать расход воздуха через компрессор (от 70 % до 100 %). От компрессора сделаны отборы воздуха в систему охлаждения турбины.

Турбина осевая, 4-ступенчатая. Направляющие лопатки 1-3 ступеней охлаждаются отбираемым от компрессора воздухом. Направляющие и рабочие лопатки имеют защитные покрытия, их ресурс – не менее 33000 часов.

В ГТЭ-160 применены выносные низкоэмиссионные камеры сгорания. Две камеры сгорания расположены вертикально по обе стороны турби-ны и присоединены на фланцах к боковым патрубкам корпуса турбины. Каждая камера сгорания оборудуется восемью гибридными горелками, которые в зависимости от потребностей могут быть приспособлены для работы на газе или на жидком топливе. Внутренняя поверхность камеры сгорания облицована огнестойкими керамическими плитками. Принятое расположение камер сгорания обеспечивает удобство доступа ко всем узлам при ревизии и упрощает сборку и демонтаж.

САУ ГТУ выполняется электрогидравлической и состоит из электрон-ной части - ЭЧСРиЗ, выполняемой на базе микропроцессорной системы 5РРА-Т3000, и предназначенной для формирования сигналов регулиро-вания и защиты, а также гидравлической части, предназначенной для управления топливными клапанами. САУ ГТУ интегрируется в АСУ ТП верхнего уровня любого поставщика. Конструктивно в состав ЭЧСРиЗ САУ ГТУ входят:

• приборный шкаф;• шкаф регулятора и аналоговых защит;• шкаф модулей ввода - вывода сигналов.«Силовые машины» обеспечивают техническое руководство мон-

тажными и пусконаладочными работами на площадке, а также проводит обучение персонала электростанции правилам эксплуатации и обслужи-вания ГТЭ-160, а также полный пакет сервисных услуг на весь цикл экс-плуатации ГТУ (рис. 1).

«Силовые машины» обеспечивают поставку оборудования для паро-газовых установок с использованием ГТЭ-160. Возможны различные ва-рианты компоновок.

200

Рис. 1. Отгрузка ГТЭ-160 и вид маш. зала ТЭЦ-27 Мосэнерго.

Газотурбинная установка ГТЭ-65Развивая концепцию создания ГТУ собственной разработки, ОАО «Си-

ловые машины» в 2008 г. изготовило головной образец перспективной ста-ционарной энергетической газотурбинной установки среднего класса мощ-ности ГТЭ-65 для блоков ПГУ.

Проект данной газотурбинной установки – самостоятельная разработка конструкторского бюро филиала «ЛМЗ» с участием ГП «Ивченко-Прогресс» в области создания камеры сгорания.

Данная отечественная ГТУ предназначена в основном для комбини-рованной выработки электроэнергии в цикле ПГУ мощностью до 200 МВт с КПД не ниже 52 %. Технический проект газовой турбины прошел экспер-тизу в ведущих российских научных организациях, таких как ФГУП «Цен-тральный институт авиационного моторостроения», ОАО «Всероссийский теплотехнический институт», ОАО «НПО «Центральный котлотурбинный институт им. Ползунова» и «Московский энергетический институт».

В период с 2005 по 2008 г. проведены НИОКР с испытаниями на стен-дах НПО ЦКТИ и испытательной станции камер сгорания филиала «ЛМЗ» основных узлов ГТЭ-65: модельного компрессора, охлаждаемых лопаток

201

турбины, сегмента натурной камеры сгорания, конструктивной выносли-вости лопаток компрессора и турбины и др. Результаты испытаний были учтены при изготовлении ГТЭ-65.

В 2008 году головной образец ГТЭ-65 был отгружен на ТЭЦ-9 ОАО «Мос энерго», смонтирован и поставлен на валоповорот с генератором. После завершения строительства котла утилизатора головной образец ГТЭ-65 будет готов к натурным испытаниям (рис. 2).

Рис. 2. Изготовление ГТЭ-65 и монтаж на ТЭЦ-9 Мосэнерго.

202

Для подтверждения заявленных теплотехнических и экологических показателей, надежности и ресурса предусмотрена обширная программа специальных испытаний головного образца, включающая в себя термомет-рирование и тензометрирование наиболее напряженных элементов турби-ны, отработку режимов работы камеры сгорания, а также теплотехниче-ские испытания данной турбоустановки в целом.

ВыводыОбоснованно выбранная и последовательно реализуемая стратегия

развития газовых турбин в ОАО «Силовые машины» привела к накопле-нию положительной референции по лицензионным газовым турбинам и, как следствие, к повышенному интересу со стороны заказчиков. В резуль-тате несколько парогазовых блоков ПГУ-230 и ПГУ-450 находятся на ста-дии строительства. За семь лет портфель заказов на ГТЭ-160, включая экспортные контракты в Хорватию, Венгрию и Ирак, превысил 20 шт.

Это стало возможным благодаря тому, что в России ГТЭ-160 является в данном классе мощности единственной ГТУ с налаженным производ-ством, которая на практике подтвердила все свои технико-экономические показатели в ходе гарантийных испытаний, включая требования по эмис-сии NOX.

Перспективы дальнейшего развития данной ГТУ заключаются в разра-ботке технического обеспечения сервиса в течение всего жизненного цик-ла, включая замену и ремонт компонентов горячего тракта.

ГТУ ГТЭ-65 и КУ Пр-86-13.72-535, использованные в надстройке ПГУ ТЭЦ-9 Мосэнерго, по своим параметрам являются уникальными для отече-ственного стационарного энергомашиностроения и могут стать базовыми при разработке других новых перспективных схем отечественных ПГУ.