Siemens SGT800 газовая турбина в энергетике России, ресурс ГТУ обслуживание ремонт запчасти.

SGT800 газовая турбина популярна в России, в настоящий момент в эксплуатации находиться более 60 единиц ГТУ. Это газовые турбины для генерации тока входящие в структуру ГАЗПРОМ: ПАО "МОЭК" ПАО "ТГК-1" ПАО "ОГК-2" – эксплуатирующие организации, в составе которых Siemens SGT800 используются в комбинированном парогазовом режиме в энергоблоках ТЭС ТЭЦ ГРЭС. Большое количество газовых турбин Siemens SGT800 установлено на электростанциях «Газпром энергохолдинга», затем следуют «Интер РАО», «Т Плюс», «Фортум», ТГК-2. ГТ SGT800 мощностью от 47 до 50 МВт в России используется на ТЭЦ, включая Москва и Санкт-Петербург, на нефтеперерабатывающих заводах. Много ГТ SGT800 используются в энергетике Белоруссии. Обширный опыт эксплуатации газовых турбин и постоянные инновации компании Siemens использованы для модернизации газовой турбины SGT800 и оптимизации ее технического обслуживания в ходе эксплуатации. Большое внимание уделяется передовым технологиям диагностики, методам контроля, дистанционному мониторингу параметров, что обеспечивает постоянное совершенствование и развитие линейки продукции.

В рамках реконструкции ТЭС ТЭЦ ГРЭС, массово используются передовые энергоблоки SGT-800 электрической мощностью по 50 МВт производства «Сименс Индастриал Турбомашинери АБ». Это в том числе первые энергоблоки SGT-800 мощностью по 50 МВт, работающие в России. ГТУ SGT-800 входит в портфолио департамента «Производство энергии и газ» компании «Сименс», которое включает в себя линейку газовых турбин мощностью от 4 до 564 МВт. Серийное производство SGT-800 осуществляется на заводе компании в г. Финспонг (Швеция). Параметры SGT-800 изначально выбирались для достижения максимальных показателей в своем классе мощности. ГТУ имеет не только высокий электрический КПД, но и большую энергию выхлопа, что позволяет эффективно применять ее в когенерационном и парогазовом цикле. ГТУ SGT-800 отлично зарекомендовала себя в классе мощности 40-57 МВт. По состоянию на октябрь 2017 г. поставлено более 300 установок, из них 45 – в Россию. По результатам эксплуатации ГТУ имеет отличные показатели надежности и готовности. Общая наработка парка данных энергоблоков составляет более 5 млн часов, лидерный агрегат наработал более 120 тыс. часов. Разработка газовой турбины SGT-800 началась в 1995 г., через два года она была выведена на рынок с мощностью 43 МВт. Дальнейшая оптимизация конструкции позволила в 2003 г. представить на рынок версию мощностью 45 МВт. Постоянный анализ опыта эксплуатации газовых турбин обеспечивает информационную базу для дальнейшей модернизации ГТУ. Таким образом, в 2007 г. была выпущена версия мощностью 47 МВт. Затем, в 2013 г., после обязательных этапов контроля качества новой продукции (PDP – Product Development Process) на рынок была представлена версия ГТУ SGT-800 мощностью 50 МВт. Через три года появилась версия мощностью 54 МВт, а в 2017 г. – 57 МВт. Таким образом, сегодня заказчикам предлагаются следующие версии газовой турбины SGT-800: мощностью 47,5; 50,5; 54 и 57 МВт, и на 2025 год есть версия мощностью 62 МВт.

Газовая турбина SGT-800 имеет модульную конструкцию с минимальным количеством компонентов в одновальной конфигурации и ротором, рассчитанным на рабочую частоту вращения 6600 об/мин. Ротор компрессора и трехступенчатый узел турбины образуют единый вал, установленный в стандартных гидродинамических подшипниках с самоустанавливающимися сегментами. Привод генератора осуществляется с холодной стороны ГТУ, обеспечивая простую и оптимальную компоновку выхлопа. Конструкция камеры сгорания позволяет отдельно снимать каждую из 30 горелок без разборки всего агрегата. Это также обеспечивает простой и удобный осмотр камеры сгорания. ГТУ может легко извлекаться из укрытия для проведения ремонта. Для этого вал между редуктором и газовой турбиной отсоединяется, и входная камера сдвигается в сторону генератора. При замене отдельных лопаток компрессора или турбины на месте эксплуатации предусмотрена трехплоскостная балансировка ротора (диск № 1 компрессора, промежуточный вал и диск № 3 турбины). Компрессор – трансзвукового типа, 15-ступенчатый, со степенью повышения давления 21 (согласно ISO), имеет современную аэродинамическую конструкцию. Для достижения высокой эффективности используется технология управляемой диффузионной аэродинамической поверхности (Controlled Diffusion Airfoils – CDA). Первые три ступени имеют изменяемую геометрию. Для минимизации утечек над концами лопаток в ступенях 4–15 используются истираемые уплотнения. Держатель крыльчатки в секции высокого давления ступеней 11–15, где самые короткие лопатки, изготовлен из материала с низким коэффициентом теплового расширения, что обеспечивает минимальные зазоры. Ротор компрессора выполнен из дисков, сваренных в надежный блок с применением электронно-лучевой сварки. Такая технология на протяжении многих лет использовалась для изготовления ротора компрессора газовой турбины SGT600, обеспечивая минимальные вибрации и очень высокую надежность эксплуатации. Охлаждающий воздух для горячих секций турбины извлекается из компрессора в ступенях 3, 5, 8 (по внешнему каналу), 10 и 15 (по внутреннему каналу). Камера сгорания – кольцевого типа, имеет сварную конструкцию из листового металла. Теплоизолированное покрытие внутренней поверхности КС снижает уровень теплопередачи и увеличивает срок службы камеры сгорания. Такая концепция конструкции много лет используется в газовых турбинах, производимых компанией «Сименс». Камера сгорания ГТУ SGT-800 оснащена 30 горелками DLE третьего поколения. При использовании такой технологии выбросы оксидов азота не превышают 15 ppm (при 15 % O2) при работе на природном газе и 42 ppm – на жидком топливе, без использования впрыска воды или пара. Сухое подавление вредных выбросов также применяется при работе с двухтопливной системой. Для подтверждения низкого уровня выбросов были проведены различные тесты и испытания, включающие диапазон наибольших нагрузок агрегата с использованием как жидкого, так и газообразного топлива.

Трехступенчатая турбина изготовлена в виде единого модуля для облегчения технического обслуживания, имеет болтовое соединение с валом компрессора. Улучшена аэродинамическая конструкция за счет полного трехмерного анализа потока газа при использовании цилиндрических секций над лопатками 1-, 2- и 3-й ступеней. Аэродинамические поверхности направляющих и рабочих лопаток 1- и 2-й ступеней охлаждаются с помощью технологии, применяемой в других газовых турбинах Siemens. Первая лопатка выполнена из монокристаллического материала, что обеспечивает высокую надежность и долгий срок службы. Фланцы статора турбины охлаждаются воздухом из компрессора для уменьшения зазоров и повышения эффективности. Размещение приводимого агрегата с холодной стороны позволяет осуществлять осевой выхлоп через диффузор, обеспечивая наилучшие характеристики ГТУ. Чтобы минимизировать аэродинамические потери при работе турбины в составе станции комбинированного цикла или совместном производстве тепла и электроэнергии (когенерация), с особой тщательностью разработана конструкция соединения выхлопного диффузора и котла-утилизатора. В целях создания комфортных условий для обслуживающего персонала предусмотрена наружная изоляция ГТУ, обеспечивающая снижение температуры незащищенных поверхностей и максимально возможное подавление шума внутри укрытия. Обшивка применяется начиная с 3-й ступени компрессора на холодной стороне, включает горячую секцию и диффузор выхлопа. Газовая турбина SGT-800 запускается с помощью пускового электродвигателя, подключенного к понижающему редуктору. Компрессор оснащен двумя перепускными (противопомпажными) клапанами в 5- и 10-й ступенях, они открыты в начале процесса запуска и закрываются при запуске турбины. Во время эксплуатации выходная мощность установки регулируется с помощью направляющего аппарата и за счет изменения температуры сгорания. Сначала выходная мощность снижается путем прикрытия направляющего аппарата, пока температура выхлопного газа не достигнет 600 °C. Дальнейшее снижение выходной мощности достигается снижением температуры сгорания и закрытием направляющего аппарата, при этом температура выхлопных газов поддерживается на максимальном уровне (600 °C). Такой принцип работы обеспечивает высокую эффективность при эксплуатации ГТУ на частичных нагрузках.

Программа технического обслуживания газотурбинной установки SGT-800 не требует ее вывоза на завод-изготовитель для проведения ремонтов. Все ТО, включая капитальные ремонты, проводятся на месте эксплуатации. Для газовых турбин Siemens предлагается программа с расширенными интервалами между обслуживанием – с 20 000 до 30 000 часов. Периодичность проведения осмотров бороскопом (инспекция уровня A) составляет 10 тыс. эквивалентных часов. Первое техническое обслуживание осуществляется через 30 тыс. экв. часов эксплуатации, второе – через 60 тыс. часов. Первый цикл планово-предупредительного технического обслуживания включает в себя 120 тыс. экв. часов, или около 15 лет эксплуатации. Второй цикл адаптируется под требования заказчика и состояние двигателя (процедура оценки срока службы). По усмотрению заказчика, для сокращения времени простоев в ходе проведения инспекций уровней B и C предлагается использовать подменный двигатель. Он может быть поставлен на площадку опционно, в составе капитальных запасных частей. Использование подменного двигателя позволит сократить простой в ходе проведения инспекции B до пяти дней, инспекции C – до семи дней. Высокая надежность SGT-800 достигнута благодаря постоянной работе по модернизации и оптимизации конструкции компонентов двигателя. Согласно средним статистическим данным по эксплуатации турбины на сентябрь 2017 года, коэффициент надежности по парку составляет 99,4 %, коэффициент готовности – 97,2 %, а надежность пусков – 96,4 %.

Подольский машиностроительный завод спроектировал, изготовил и поставил для проекта два котла-утилизатора, а также резервный водогрейный котел. Водогрейные котлы-утилизаторы предназначены для подогрева сетевой воды за счет утилизации теплоты сгорания основного и аварийного топлива. Котел-утилизатор КУВ-69,5/170 осуществляет нагрев воды за счет утилизации тепла выхлопных газов газотурбинной установки SGT-800. Расчетная тепловая мощность котла – 69,5 МВт. Котел имеет вертикальную компоновку, с подвеской к собственному каркасу через промежуточные металлоконструкции, каркас выполнен на высокопрочных болтах. Котел оснащен газоплотным регулирующим клапаном-дивертором и байпасным газоходом, что позволяет регулировать тепловую мощность КУВ в широком диапазоне нагрузок или работать ГТУ в открытом цикле. Поверхность нагрева КУВ выполнена из труб с наружным спирально-ленточным оребрением. Теплообменные трубы поверхностей нагрева имеют горизонтальное расположение. Котел оснащен индивидуальной дымовой трубой с выходной отметкой среза +60 м. В дымовой трубе размещаются отсечный клапан и газовый шумоглушитель. Для резервирования тепловой мощности основного оборудования энергоблоков ГТУ–ТЭС установлен резервный водогрейный котел башенного типа производства Подольского машиностроительного завода. Для очистки, сжатия и подачи топливного газа в турбины с давлением 3,3 МПа используется оборудование комплексной поставки ООО «Сфера»: пункт подготовки газа и дожимная компрессорная станция Enerproject. В состав ДКС входят три компрессорные установки EGSI-S-330/1800WA производительностью по 2,655 кг/с. Они оснащены индивидуальными САУ, групповой системой автоматизированного управления и контроля с функцией передачи данных на АСУ ТП верхнего уровня, двухуровневыми системами регулирования производительности. Центральная ТЭЦ стала второй станцией в Северо-Западном регионе, на которой установлена охладительная система оборудования, состоящая из градирен Геллера. Основным преимуществом сухих воздушно-конденсационных установок Геллера, в отличие от прудов-охладителей или испарительных градирен, является отсутствие воздействия паровлажностной тепловой нагрузки на окружающую среду. Высокотехнологичная установка водоподготовки обеспечивает оборудование станции обессоленной водой. Эта система, сочетающая в себе ультрафильтрацию и обратный осмос, – одна из самых передовых в отечественной энергетике.