Siemens SGT5−2000 V94.2 газовая турбина

ГТУ SGT5-2000E (предыдущее название V94.2) была впервые представлена на мировом рынке в 1981 году и с тех пор постоянно совершенствовалась в части технико-экономических показателей (существует девять версий этой турбины). На 2018 год изготовлено более 450 газотурбинных установок SGT5-2000E. Отличительными особенностями ГТУ являются подтвержденные технические показатели, высокая надежность, маневренность, низкий уровень выбросов вредных веществ, низкая удельная стоимость и низкая стоимость технического обслуживания, достигнутый уровень локализации. В России в настоящий момент работаю в составе теплоэлектростанций в режиме ПГУ 42 штуки газовые турбины SGT5-2000E. В простом цикле турбина обеспечивает электрический КПД до 37,6%. В составе парогазовых установок (ПГУ/CCGT) с использованием котла-утилизатора и паровой турбины эффективность всей электростанции может превышать 58%, что является очень высоким показателем для данного класса оборудования. В простом цикле мощность SGT5-2000E достигает 200 МВт. В комбинированном цикле SCC5-2000E (1x1) электрическая мощность 290 МВт с эффективностью более 55.6%. В цикле 2х1 мощность 581 МВт с эффективностью более 55.9%. Тепловая мощность турбины 9 582 кДж/кВт·ч (9 082 БТЕ/кВт·ч). Частота вращения вала 3000 об/мин. Массовый расход выхлопных газов 558 кг/с. Температура выхлопных газов 536 °C. На сегодняшний день продано около 300 турбин, и ещё более 200 турбин находятся в стадии лицензирования. Наработанный нами парк оборудования насчитывает более 21 миллиона эквивалентных часов работы. Общая надёжность парка SGT5-2000E, лучшая в своём классе, превышает 99,5 %

Газовая турбина SGT5-2000E является одновальной, с двухопорным ротором. Осевой компрессор состоит из 16 ступеней с регулируемыми лопатками входного направляющего аппарата. Степень сжатия в компрессоре составляет 12,8. Топливо сжигается в выносных камерах сгорания, расположенных вертикально, симметрично по обе стороны ГТУ. Преимуществом выносных камер сгорания являются небольшие потери давления в них, возможность применения оптимальной защитной плитки, небольшая неравномерность температур продуктов сгорания перед турбиной, отсутствие повреждения турбины при неисправности горелок, гибкость в использовании топлива. Внутри камеры сгорания футерованы (облицованы) специальными керамическими элементами/плитками, которые можно заменять в рамках планового обслуживания, что упрощает ремонт и снижает затраты. Одно из преимуществ – раздельная транспортировка газовой турбины и камер сгорания. Нужно отметить также простоту доступа для осмотра и ремонта внутренних элементов камеры сгорания. SGT5-2000E оснащена системой DLE, это передовая технология сухого подавления выбросов (Dry Low Emissions, DLE) для обеспечения низкого уровня вредных веществ (NOx, CO) даже при частичной нагрузке. Конструкция турбины обеспечивает возможность работы на различных видах топлива, включая природный газ, жидкое топливо (дизельное, сырая нефть, вязкое топливо), а также газы с низким содержанием калорий и примесями (CO₂, H₂S), что делает ее универсальным решением для различных отраслей. Лопатки турбины SGT5-2000E выполнены из высокопрочных материалов и имеют специальные защитные покрытия. Для увеличения ресурса и возможности работы при высоких температурах часть лопаток (особенно на первых ступенях) охлаждается воздухом, отбираемым из компрессора. Конструкция корпуса имеет горизонтальный разъем, что значительно упрощает проведение технического обслуживания и инспекций горячего тракта без необходимости полного демонтажа всей установки.

Температура перед турбиной соответствует уровню 1100 °С. Турбинная часть имеет четыре ступени, охлаждение осуществляется воздухом, забираемым из проточной части компрессора. Выход продуктов сгорания из турбины – осевой. Масса газовой турбины, составляющая менее 200 тонн, обеспечивает гибкость при выборе варианта транспортировки до места эксплуатации. В состав ГТУ SGT5-2000E входят различные вспомогательные системы: генератор с воздушным охлаждением; система возбуждения (СВ); тиристорное пусковое устройство (ТПУ); трансформаторы СВ и ТПУ; комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ), выхлопной диффузор; базовый модуль, куда входит маслосистема и блок топливного газа; модуль жидкого топлива; центр управления мощностью (ЦУМ), куда входит электротехническое оборудование, стойка генераторных защит, шкафы СВ и ТПУ, системы управления и др.; система пожаротушения со стойкой баллонов с СО2, трубопроводы ГТУ, система промывки компрессора; шумозащитные кожухи (стенки) для газовой турбины, промвала, генератора и камер сгорания. Часть вспомогательных систем имеет фиксированное положение, а часть может быть расположена в соответствии с требованиями технической спецификации заказчика. Оборудование, расположенное в ЦУМ, может размещаться на блочном щите управления. При наличии такого требования КВОУ может быть с односторонним или трехсторонним подводом воздуха, с удлиненным горизонтальным участком и т.д. Типовые технические показатели ГТУ SGT5-2000E последней версии в различных вариантах применения представлены в табл. Зависимости электрической мощности, электрического КПД, температуры продуктов сгорания за ГТУ и расхода продуктов сгорания SGT5-2000E от температуры наружного воздуха при работе в составе парогазовой установки показаны на рис. 3. Для увеличения мощности ГТУ в летние периоды с высокой температурой наружного воздуха могут применяться системы влажного сжатия или испарительного охлаждения воздуха, устанавливаемые в КВОУ опционально.

Техническое обслуживание ГТУ осуществляется на месте установки (ТЭС, ГРЭС). Наработка между инспекциями частей горячего тракта (межсервисный интервал) стандартно составляет 25 тысяч эквивалентных часов эксплуатации. Интервалы между инспекциями и условия проведения инспекций оптимизируются под требования каждого проекта. При увеличении межсервисного интервала с 25 до 50 MAC электрическая мощность и электрический КПД ГТУ снижаются до 10 МВт и до 0,2 % (абс.) соответственно, при этом индикативная стоимость обслуживания также снижается. Стандартный ресурс газовой турбины составляет 120 000 эквивалентных часов (15 лет работы в базовом режиме). После этого требуется проведение обследования с целью продления ресурса. Техобслуживание ГТУ SGT5-2000E выполняется специалистами сервисной службы, с использованием локального склада запчастей и сервисного центра по восстановлению лопаток турбины, а также данных центра удаленного мониторинга. Такой комплексный подход обеспечивает оптимальную скорость реагирования на экстренные запросы со стороны заказчиков. Развивается кооперация с российскими компаниями при проведении технического обслуживания как по субподрядной схеме, так и по договорам подряда с головными сервисными службами генерирующих компаний.

SGT5-2000E обладает преимуществами, которые позволяют реализовать проект с максимальной эффективностью для заказчиков. К ним относятся: высокая надежность ГТУ, доказанная временем эксплуатации; рекордно низкая удельная стоимость оборудования и технического обслуживания; индивидуальное проектирование под требования заказчика. Это относится к любому оборудованию, которое входит в объем поставки ГТУ. Например, согласно требованиям заказчика, выбор генератора для SGT5-2000E осуществляется с запасом по мощности 10…15 % для возможной модернизации газовой турбины в будущем. Газовая турбина обладает приспособленностью для работы в различных климатических условиях (в т.ч. в условиях Крайнего Севера), при сейсмичности площадки строительства до 9 баллов (по шкале MSK-64) включительно, соответствующих требованиях энергосистемы (в т.ч. работа на изолированную сеть); гибкость в использовании топлива (природный газ, жидкое топливо, сингаз, коксовый газ и др.); газовая турбина и вспомогательное оборудование просты в монтаже, пусконаладке и эксплуатации; понятная концепция необходимых приспособлений для монтажа и обслуживания; работы по шефмонтажу, шефналадке и техническому облуживанию выполняются силами российских специалистов; стандартное требуемое давление топливного газа перед ГТУ составляет 22,5 бар (изб.), что в некоторых случаях позволяет избежать применения ДКС. В случае ее применения расход электроэнергии на компримирование природного газа будет в меньшей степени влиять на показатели нетто, что необходимо учитывать при коммерческой оценке проектов.