Siemens SGT800 описание конструкции газовой турбины, преимущества характеристики ГТУ Сименс.

Описание конструкции газовой турбины Siemens SGT800: газовая турбина имеет модульную конструкцию с минимальным количеством компонентов в одновальной конфигурации и ротором, рассчитанным на рабочую частоту вращения 6600 об/мин. Ротор компрессора, и трехступенчатая турбина образуют единый вал, установленный в стандартных гидродинамических подшипниках с самоустанавливающимися сегментами. Привод генератора осуществляется с холодной стороны ГТУ, создавая 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).

ГТУ имеет не только высокий электрический КПД, но и большую энергию выхлопа – это позволяет эффективно применять ее в когенерационном и парогазовом цикле. Она оснащена запатентованной сухой низкоэмиссионной камерой сгорания DLE, имеющей низкие уровни выбросов при работе на жидком и газообразном топливе, без впрыска воды или пара. К настоящему времени более 350 установок находятся в эксплуатации на объектах заказчиков по всему миру. Общая наработка ГТУ превысила 7 млн часов. На данный момент SGT-800 является лидером рынка в диапазоне мощности 40-60 МВт. Газовая турбина SGT-800 оснащена сухой малоэмиссионной камерой сгорания 3-го поколения. Обслуживание газотурбинной установки SGT-800 не требует ее вывоза на завод-изготовитель для проведения ремонтов. Все ТО, включая капитальные ремонты, проводятся на месте эксплуатации. Изначально программа предусматривала проведение технического обслуживания ГТУ с интервалом 20 000 эквивалентных часов наработки. На основе опыта эксплуатации и с учетом модернизированной конструкции SGT-800 интервал ТО был продлен до 30 000 ч, что эквивалентно четырем годам непрерывной работы. Первое техническое обслуживание осуществляется через 30 тыс. экв. часов эксплуатации, второе – через 60 тыс. часов. Первый цикл планово-предупредительного ТО включает 120 тыс. экв. часов, или около 15 лет эксплуатации. Второй цикл адаптируется под требования заказчика и состояние двигателя (процедура оценки срока службы).

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). 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 в течение многих лет использовалась для изготовления ротора компрессора газовой турбины SGT-600, обеспечивая минимальный уровень 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).

Compressor Blade Design конструкция лопатки компрессора: Лопатки ротора компрессора имеют аэродинамический профиль, предназначенный для эффективного сжимания воздуха при высоких скоростях концов лопаток. Лопатки компрессора выполнены из коррозионностойкого материала, что устраняет необходимость в нанесении покрытия. Эти кованые лопатки набираются на колёса при помощи соединений типа "ласточкин хвост". Хвостовик проходит прецизионную механическую обработку, чтобы каждая лопатка занимала нужное положение на колесе. Лопатки статора имеют квадратные хвостовики для монтажа в пазы корпуса. Осевые хвостовики типа "ласточкин хвост" лопаток ступеней от 0-й до 4-й вставляются в сегменты лопаточного венца. Сегменты лопаточного венца вставляются в кольцевые канавки в корпусе и закрепляются замковыми кольцами. Ступени с 5-й по 15-ю монтируются на индивидуальные прямоугольные основания, которые вставляются непосредственно в кольцевые канавки в корпусе. Ступень 15 и выходные направляющие лопатки представляют собой литые сегменты.

Трехступенчатая турбина изготовлена в виде единого модуля для облегчения технического обслуживания и 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 «Сименс». Первая лопатка выполнена из монокристаллического материала, обеспечивающего 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 реализовать 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.

Turbine Bucket Design Конструкция лопатки турбины:
Лопатки первой ступени используют принудительное воздушное конвекционное охлаждение, при котором турбулентный поток воздуха подаётся в выполненные во время отливки змеевидные каналы и выходит из отверстий в вершине и задней кромке лопатки. Лопатки второй ступени охлаждаются через радиальные отверстия, просверленные фасонным трубчатым сверлом при электромеханической обработке. Лопатки третьей ступени не требуют воздушного охлаждения. Лопатки второй и третьей ступеней имеют встроенные бандажи на концах, которые стопорят лопатки для обеспечения гашения вибраций, и уплотняющие зубцы, которые уменьшают утечки. Лопатки турбины крепятся на колесе установкой хвостовиков в соответствующие им ёлочные пазы на ободе колеса турбины. Рабочие части лопаток соединены с хвостовиками при помощи ножек, которые отделяют колесо от горячих газов и тем самым понижают температуру хвостовика. Узел ротора турбины устроен таким образом, чтобы позволять замену лопаток без разборки узлов рабочих и промежуточных колёс и коротких валов. Аналогичным образом, лопатки устанавливаются так, что их можно заменять по отдельности или группами без необходимости заново балансировать узел колеса.