Использование газотурбинный двигатель в промышленности. Примеры российских стационарных газотурбинный двигатель

• ГТД простого термодинамического цикла;
• ГТД с регенерацией тепла уходящих газов;
• ГТД с перерасширением газа за турбиной;
• ГТД с промежуточным охлаждением воздуха и регенерацией тепла уходящих газов;
• ГТД с утилизацией тепла уходящих газов в воздушном теплоутилизационном контуре;
• ГТД с утилизацией тепла уходящих газов в пароводяном теплоутилизационном контуре; контактные газопаротурбинные установки схемы “Водолей”.

Газотурбинные приводы нагнетателей газа для ГПА на базе ГТД простого термодинамического цикла являются доминирующими на современных КС.[4]

2. Примеры российских стационарных ГТУ.

На базе газотурбинных установок ГТУ-10П,  ГТУ-12П,  ГТУ-16П и  ГТУ-25П разработаны  газоперекачивающие агрегаты и комплекты оборудования для реконструкции действующих газоперекачивающих агрегатов и нового строительства мощностью от 10 до 25 МВт для линейных, дожимных компрессорных станций и для станций подземного хранения газа.

На базе газотурбинной установки  ГТУ-4П мощностью 4 МВт, применяемой  в ГТЭС, разработана модификация  ГТУ-4ПГ для ГПА. Первый образец газоперекачивающего  агрегата (ГПА-4ПХГ) работает на Касимовской УПХ ООО "Газпром трансгаз Москва".

На Мыльджинском газокомпрессорном месторождении ОАО "Томскгазпром" эксплуатируется газоперекачивающий агрегат ГПА-6ДКС "Урал" на базе двух газотурбинных установок ГТУ-6П, мощностью 6 МВт.

При содействии ОАО «Газпром» на КС «Пермская» ООО «Газпром трансгаз Чайковский» создана испытательная база, позволяющая испытывать опытные и серийные ГТУ мощностью от 2,5 до 16 МВт, проводить работы по совершенствованию созданных ГТУ. Кроме этого, на территории ОАО «Протон» также создана стендовая база для испытания серийных ГТУ мощностью от 4 до 25 МВт перед отправкой заказчику.

Газотурбинная установка ГТУ-12П предназначена для привода центробежного нагнетателя природного газа в составе ГПА.

ГТУ-12П отлично зарекомендовала себя в процессе эксплуатации на газоперекачивающих станциях России. Применяется в составе блочно-комплектного газоперекачивающего агрегатаГПА-12 «Урал» производства ОАО «НПО «Искра» и при реконструкции существующих газоперекачивающих агрегатов ГТК-10, ГПА-Ц-16и других.  
Основу установки ГТУ-12П составляет газотурбинный двигатель ПС-90ГП-1, созданный на базе авиационного двигателя ПС-90А - единственного российского двигателя четвертого поколения для гражданской авиации, имеющего сертификат международного образца

Разработчик ГТУ — ОАО «Авиадвигатель». Основные данные  
(в условиях ISO, без потерь, топливо-метан с Hu=11 958 ккал/кг): Мощность на валу силовой турбины, МВт 12,4; КПД эффективный, % 34,6; Частота вращения силовой турбины мультипликатора, об/мин 6 500; Температура газа за СТ, ^оС  470; Расход газа на выхлопе, кг/с 44,7; Ресурс, ч: - межремонтный 25 000,  - назначенный 100 000.

Преимущества пермских газотурбинных установок:

• низкий расход масла;
• высокие ресурсные показатели;
• надежная система запуска;
• низкая стоимость обслуживания и ремонта в течение всего жизненного цикла;
• полная автоматизация технологических процессов;
• простота управления и обслуживания;
• полная заводская готовность, обеспечивающая быстрый ввод в эксплуатацию при минимальных затратах;
• хорошие экологические показатели.

Опыт эксплуатации

КС "Краснодарская" ООО  «Газпром трансгаз Кубань»

По состоянию на начало сентября 2010 года в газотранспортные и газодобывающие предприятия «Газпрома», «Сургутнефтегаз», «РН-Юганскнефтегаз», поставлено 75 установок ГТУ-12П мощностью 12 МВт, из низ 61 установка ГТУ-12П введена в эксплуатацию, по остальным ведут монтажные и пуско-наладочные работы или они находятся в резерве.

Суммарная наработка ГТУ-12П  за время эксплуатации - 1 420 000 часов.

Наработка лидерной ГТУ-12П составляет 30 000 часов без ремонта.

Газотурбинная установка  ГТУ-10П создана на базе газотурбинной установки ГТУ-12П. Применяется в составе блочно-комплектных газоперекачивающих агрегатов на дожимных компрессорных станциях и станциях подземного хранения газа ГПА-10 ДКС «Урал» и ГПА-10 ПХГ «Урал» производства ОАО «НПО «Искра», а также при реконструкции существующих агрегатов ГПА-Ц-6,3 и других. Отличительной особенностью конструкции ГТУ является высокооборотная силовая турбина, обеспечивающая высокую эффективность нагнетателя и унифицированный с ГТУ-12П газогенератор. Унаследовала все преимущества газотурбинной установки ГТУ-12П.

Основные данные (в условиях ISO, без потерь, топливо-метан с Hu=11 958 ккал/кг).

Мощность на валу силовой турбины, МВт 10,26; КПД эффективный, % 32,5; Частота вращения силовой турбины / мультипликатора, об/мин  9 000;  Температура газа за СТ, ^оС  463; Расход газа на выхлопе, кг/с  43,9;  Ресурс, ч: - межремонтный  25 000, - назначенный  100 000.

Преимущества пермских газотурбинных  установок:

• высокий КПД;
• низкий расход масла;
• высокие ресурсные показатели;
• надежная система запуска;
• низкая стоимость обслуживания и ремонта в течение всего жизненного цикла;
• полная автоматизация технологических процессов;
• простота управления и обслуживания;
• полная заводская готовность, обеспечивающая быстрый ввод в эксплуатацию при минимальных затратах;
• хорошие экологические показатели.

Опыт эксплуатации:

По состоянию на начало сентября 2010 года в «Газпром добыча Ямбург», 
 «Газпром добыча Оренбург», «Газпром добыча Уренгой», «Газпром ПХГ», а также в компании «НОВАТЭК-Таркосаленефтегаз», «РН-Юганскнефтегаз» и «Нортгаз» поставлено 48 установок ГТУ-10П, из них 27 установок введены в эксплуатацию, по остальным ведут монтажные и пуско-наладочные работы или они находятся в резерве.

Суммарная наработка ГТУ-10П за время  эксплуатации - 320 000 часов. Наработка  лидерной ГТУ-10П составляет 40 000 часов без ремонта.

ГТУ-16ПН будут применяться в составе газоперекачивающих агрегатов 
ГПА-16ДКС-07 «Урал» разработки ОАО «НПО «Искра».

С начала серийного выпуска ГТУ  Пермским моторостроительным комплексом изготовлено и отгружено заказчикам более 400 газотурбинных установок  и электростанций мощностью 2,5-25 МВт., наработавших на объектах «Газпрома» и энергетики более 4,5 млн. часов.

На сегодняшний день в России и за рубежом успешно работают 176 газотурбинных электростанций пермского  производства.

Дополнительная информация:

ГТУ-16П мощностью 16 МВт разработана специалистами предприятий Пермского моторостроительного комплекса (ОАО «Авиадвигатель») на базе авиационного двигателя ПС-90А, который устанавливается на лучшие отечественные магистральные самолеты: Ил-96-300, Ту-204, Ту-214. ГТУ-16П серийно выпускается с 1999 года (ОАО «Пермский моторный завод») и эксплуатируется в составе газоперекачивающих агрегатов нового поколения и при реконструкции существующих в качестве нагнетателей газа.

ГТУ-16П применяется в газоперекачивающих агрегатах ГПА-16 «Урал» при строительстве  магистральных газопроводов и в  ГПА-16Р «Урал» при замене или реконструкции  устаревших агрегатов.

Пермские ГТУ-16П успешно эксплуатируются  в составе газоперекачивающих агрегатов  нового поколения на компрессорных  станциях «Пермтрансгаза», «Самаратрансгаза», «Лентрансгаза», «Сургутгазпрома», «Уралтрансгаза», «Ямбурггаздобычи», «Кавказтрансгаза», «Надымгазпрома», «Севергазпрома», «Белтрансгаза»  и других.

ГТУ-25П Наработка двигателя ПС-90ГП-25 в составе ГТУ-25П достигла 10 000 часов.

В феврале 2006 года на компрессорной  станции «Игринская» (ООО «Пермтрансгаз») в составе ГТУ-25П был введен в эксплуатацию первый серийный двигатель ПС-90ГП-25 производства ОАО «Пермский моторный завод».

В ноябре 2006 года на КС «Игринская» были успешно проведены межведомственные испытания головного агрегата ГПА-25Р-ПС «Урал». В результате испытаний были подтверждены параметры газотурбинной установки, включая режим максимальной мощности 30 МВт.

В июле 2007 года наработка достигла 10 000 часов, все это время двигатель  отработал без ремонта.

Компрессорная станция «Игринская» установлена на двухниточной газовой магистрали «Ямбург - Тула I» и «Ямбург - Тула II». Сечение каждой трубы 1400 мм, что обусловливает большой объем пропускаемого газа, следовательно, необходимое давление поступающего газа сможет обеспечить только мощный агрегат - такой как ГТУ-25П.

Кроме обеспечения работы магистрали в рамках реализации национального  проекта газификации регионов России станция обеспечивает газом десятитысячное население расположенного неподалеку поселка Шаркан. Объем перекачиваемого станцией газа составляет около 150 млн. м³  в сутки.

На сегодняшний день большой  интерес к ГТУ-25П номинальной  мощностью 25,6 МВт. с КПД не менее 39,2 %, заметен не только со стороны  ОАО «Газпром» и других российских нефтегазовых компаний. Начиная с 2005 года, интерес к ГТУ-25П пермского  производства проявляют газотранспортные компании Турции, Ирана, Китая, Венесуэлы, Тайваня. Таким образом, география  потенциальных поставок выходит  далеко за пределы России.

Информационная справка:

Газотурбинная установка  ГТУ-25П на базе авиационного двигателя  ПС-90А является одним из последних  достижений пермских моторостроителей в производстве двигателей промышленного  применения. Разработка и внедрение  ГТУ-25П в серийное производство осуществлялась в рамках реализации комплексной программы сотрудничества предприятий Пермского края с ОАО «Газпром».

Работы по созданию ГТУ-25П  начались в 1999 году. В короткий срок ОАО «Авиадвигатель» удалось  завершить разработку проекта и  изготовить головной образец. При проектировании ГТУ-25П пермскими специалистами  был использован опыт создания и  эксплуатации ее прототипов - ГТУ-12П  и ГТУ-16П.

Основу ГТУ-25П составляет двигатель ПС-90ГП-25, выполненный  по схеме одноконтурного двухкаскадного двигателя со свободной силовой  турбиной. Для получения лучших в  этом классе установок параметров и  высокой экономической эффективности  были разработаны новые турбины, в том числе двухступенчатая  турбина высокого давления, одноступенчатая  турбина низкого давления и трехступенчатая  силовая турбина с применением  новейших методик проектирования. Это  позволило получить в условиях ISO при номинальной мощности 25,6 МВт  КПД до 39,6%.

ГТУ-4ПГ Газотурбинная установка ГТУ-4ПГ с мультипликатором М-45ПХГ используется для привода центробежных нагнетателей природного газа в газоперекачивающих агрегатах ГПА-4ПХГ "Урал" подземных хранилищ газа. Предназначена для эксплуатации в регионах с умеренным и холодным климатом.

Основа установки - газотурбинный  двигатель Д-30ЭУ-2, разработанный ОАО "Авиадвигатель" на базе авиационного двигателя Д-30 III серии. Согласование частоты вращения ротора СТ двигателя (7014 об/мин) с номинальной частотой вращения вала для привода нагнетателя (14000 об/мин) производится при помощи мультипликатора М-45ПХГ. Мультипликатор М-45ПХГ позволяет оптимизировать характеристики газоперекачивающего агрегата.

ГПА-4ПХГ с ГТУ-4ПГ на Касимовской СПХГ ООО "Газпром трансгаз Москва.

Головная газотурбинная установка  смонтирована на компрессорной станции «Касимовская» «Мострансгаза». Ведется опытно-промышленная эксплуатация установки в составе ГПА-4ПХГ «Урал».

Основные данные (в условиях ISO, без потерь, топливо - природный газ с теплотворной способностью Hu = 11 958 ккал/кг).

Мощность на валу силовой турбины, МВт 4,26; КПД эффективный, % 25,45; Частота вращения силовой турбины / мультипликатора, об/мин 7 000/ 14 000; Температура газа за СТ, ^оС  470; Расход газа на выхлопе, кг/с 28,7; Ресурс, ч: - межремонтный 25 000, - назначенный 100 000. Возможно продление ресурса до капитального ремонта до 35 000 часов по техническому состоянию газотурбинных установок.

Преимущества пермских газотурбинных  установок:

• высокий КПД;
• низкий расход масла;
• высокие ресурсные показатели;
• надежная система запуска;
• низкая стоимость обслуживания и ремонта в течение всего жизненного цикла;
• полная автоматизация технологических процессов;
• простота управления и обслуживания;
• полная заводская готовность, обеспечивающая быстрый ввод в эксплуатацию при минимальных затратах;
• хорошие экологические показатели.[5]