Siemens SGT-400 ГТУ газовая турбина

Газовая турбина SGT-400 мощностью 13 и 14.3 МВт в спецификации для выработки электроэнергии, и 13.4 и 15 МВт с спецификации для механического привода, сочетает в себе надежную конструкцию с высоким КПД и низким уровнем выбросов. Газовая турбина может использовать в сухопутном мобильном варианте, стационарном и морском (плавающая электростанция, электрогенератор для буровых платформ, или главная энергетическая судовая установка). Турбина имеет возможность работы на различных типах топлива и в различных условиях эксплуатации. SGT-400 выпускается в различных исполнениях с мощностью от 12.9 МВт до 15 МВт.

ГТУ имеет возможность работы в жесточайших климатических условиях с температурой наружного воздуха выше 33°C. На ГТУ установлена камера сгорания с сухим подавлением оксидом азота (DLE), позволяющая работать как на газообразном, так и на жидком топливе с ультранизкими выбросами вредных веществ. SGT-400 может сжигать широкий спектр газов, в том числе газообразное топливо некондиционного качества и жидкое топливо-дистиллят, с диапазоном удельной теплотворной способности от 50 до 17,5 МДж/м3. Сюда входит топливо, доступное на заводах по сжижению природного газа, устьевой газ, слабо очищенный устьевой газ, коксовый газ, биогаз из отходов производства этанола или газ со свалок. Газотурбинная установка имеет высокий КПД – 36,8 % в простом цикле (версия 15 МВт). Коэффициент надежности составляет 99 %. Всего произведено более 450 газовых турбин серии SGT400. Обслуживание газотурбинной установки SGT-400 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 32 000 эквивалентных часов наработки для инспектирования горячего тракта. Полный капремонт газогенератора наступает после 64000 часов, капремонт силовой турбины через 110000 часов. На основе опыта эксплуатации и с учетом модернизированной конструкции SGT-400 интервал ТО был продлен до 30 000 ч, что эквивалентно четырем годам непрерывной работы. Первый цикл планово-предупредительного ТО включает 120 тыс. экв. часов, или около 15 лет эксплуатации. Вес газовой турбины Core Engine составляет 40 тонн, габаритные размеры на раме ДхШхВ в м: 7.3х3.1х4.3.

Описание конструкции Siemens SGT400: газовая турбина имеет модульную конструкцию с минимальным количеством компонентов в двухвальной конфигурации и ротором, рассчитанным на рабочую частоту вращения 9500 об/мин. Воздухозаборный корпус закреплен на входном корпусе. Оба корпуса выполнены таким образом, чтобы обеспечить плавный тракт впуска воздуха в компрессор. На входном фланце корпуса, имеющем прямоугольное сечение, с которым соединен внешний воздуховод, установлены входной экран и гибкое соединение, компенсирующее относительные тепловые смещения. Ротор компрессора, и двухступенчатая 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 6 горелок с противотоком и искровым зажиганием в каждой горелке, 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. В корпуса статора компрессора входят корпус статора компрессора низкого давления (НД) и корпус статора компрессора высокого давления (ВД). Корпус статора компрессора НД является разъемным по оси, он закреплен болтами своей передней поверхностью к узлу корпуса входных подшипников компрессора, а по тыльной стороне соединен болтами с центральным корпусом. В верхней половине корпуса предусмотрены отверстия для введения бороскопов, используемых для обследования статорных и роторных лопаток компрессора. Входные направляющие лопатки с изменяемой геометрией формируют первый ряд статорных лопаток. Далее по потоку имеется еще четыре ряда статорных лопаток компрессора с изменяемой геометрией, которые помогают при запуске и в предотвращении помпажа компрессора. Установленный снаружи механизм привода лопаток задает угол установки лопаток. Остальные лопатки статора НД фиксируются в корпусе при помощи замка "ласточкин хвост". Корпус статора ВД выполнен в виде разъемной по центральной горизонтальной плоскости вставки, он расположен в тыльной плите корпуса ВД. Лопатки статора ВД фиксируются в этой вставке при помощи замков "ласточкин хвост".

Компрессор – трансзвукового типа, 11-ступенчатый, со степенью повышения давления 18.9:1 (согласно ISO), для версии 15 МВт, компрессор имеет современную аэродинамическую конструкцию. Для достижения высокой эффективности используется технология управляемой диффузионной аэродинамической поверхности (Controlled Diffusion Airfoils). Первые три ступени имеют изменяемую геометрию. Расход воздуха 38.9 кг/сек. Для минимизации утечек над концами лопаток используются истираемые уплотнения. Ротор компрессора выполнен из дисков, сваренных в надежный блок с применением электронно-лучевой сварки. Такая технология обеспечивает минимальный уровень вибрации и очень высокую надежность эксплуатации. Охлаждающий воздух для горячих секций турбины извлекается из компрессора в ступенях. Система сгорания содержит 6 трубчатых камер сгорания, симметрично распределенных на передней поверхности центрального корпуса и узла корпуса подшипников. Эта система скомпонована по принципу осевого обратного потока: выходящий из выпускного сопла компрессора воздух направляется в обратном направлении и входит в головки камер сгорания через завихритель, который придает потоку быстрое вращение для обеспечения хорошего смешения топлива с воздухом. Узлы роторов турбин представляют собой два отдельных узла: узел ротора турбокомпрессора и узел ротора силовой турбины. Ротор компрессора представляет собой одноконтурный 11-ступенчатый осевой компрессор, состоящий из ряда дисков, на которых установлены лопатки с замком "ласточкин хвост". Эти лопатки вместе с муфтами с V- образными зубьями установлены на наружном диаметре ротора и зафиксированы с помощью центральной стяжной шпильки. Двухступенчатая КТ подвешена к ротору компрессора и закреплена на нем одной центральной стяжной шпилькой. Она состоит из двух роторных дисков, закрепленных на компрессорном каскаде при помощи центральной стяжной шпильки и зацепления с V-образными зубьями и несущих компрессорные лопатки, снабженные хвостовиками с елочными замками.

Силовая турбина является двухступенчатой осевой турбиной, состоящей из двух роторных дисков, установленных на зацеплении с V-образными зубьями и несущих турбинные лопатки с елочными замками. Ротор закреплен к сплошному выходному валу при помощи стяжной резьбовой шпильки. Двухступенчатая турбина изготовлена в виде единого модуля для облегчения технического обслуживания и имеет болтовое соединение с валом компрессора. 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. Тепловая мощность SGT400 составляет 10103 кДж/кВт·ч (9 572 БТЕ/кВт·ч). Массовый расход выхлопных газов 44,5 кг/с. Температура выхлопных газов 529 °C.