"Силовые машины" создают отечественную газовую турбину ГТЭ-65.1
21.08.2021 Время чтения 5.4 мин. Электроэнергетика
В рамках проекта создания отечественной газовой турбины ГТЭ-65.1 «Силовые машины» приступили к изготовлению модельного 16-ступенчатого компрессора и опытного образца камеры сгорания.
Создание модельного компрессора и его последующие испытания необходимы для подтверждения проектных показателей компрессора, включая запасы газодинамической устойчивости, прочностные и вибрационные характеристики.
После подтверждения испытаниями правильности принятых конструктивных решений по проточной части компрессора «Силовые машины» приступят к изготовлению узлов компрессора головного образца газовой турбины ГТЭ-65.1.
Также компания завершила этап технического проекта камеры сгорания ГТЭ-65.1 и приступила к созданию опытного образца. Расчетным путем были подтверждены заложенные техническим заданием параметры узла камеры сгорания, экологические характеристики и ресурс основных элементов. Для организации производства опытного образца методом аддитивной печати разработаны трехмерные модели изделия.
Опытный образец камеры сгорания будет испытан на натурных параметрах на стенде огневых испытаний. Во время стендовых испытаний будут отработаны процессы розжига и подтверждены основные характеристики камеры сгорания во всем диапазоне эксплуатационных параметров.
Прототипом ГТЭ-65.1 стала газовая турбина ГТЭ-65.0, спроектированная и изготовленная компанией в 2005 – 2008 гг. В новой версии холодная и горячая часть турбины полностью перепроектированы с учетом современных подходов к разработке и эксплуатации газовых турбин, лучших отраслевых практик и опыта эксплуатации аналогичных турбин иностранного производства. В результате проведенных работ новая проточная часть компрессора позволит увеличить его КПД и степень сжатия по сравнению с базовой моделью – ГТЭ-65.0. Срок поставки ГТЭ-65.1 первым заказчикам – весна 2025 года.
Рейтинг поставщиков оборудования и материалов для электроэнергетики
Выбор «Силовых машин» в качестве интегратора проекта создания российской ГТУ большой мощности не случаен. Любой подобный проект сложно начинать с нуля, и «Силовые машины» готовы обобщить весь накопленный опыт по созданию газотурбинных установок.
История проектирования и производства ГТУ началась с 1957 г., когда на Ленинградском Металлическом заводе (ЛМЗ) была создана первая ГТ-12-3 мощностью 12 МВт с КПД 27 %. Результатом накопленного опыта явилось создание в 1959 г. новой серии ГТУ типа ГТ-25-700 мощностью 25 МВт с КПД 28 %.
Прогрессивные решения конструкторского бюро были внедрены в 1962 году в серии из 10 агрегатов ГТН-9-750. Позднее, в 1970–1995 гг., велись работы по одной из самых выдающихся турбин своего времени ГТ-100-750 мощностью 105 МВт с КПД 28 %, которая в дальнейшем получила развитие в ГТЭ-150 мощностью 148 МВт с КПД 31 %. Две ГТЭ-150 работают с 1991 года по настоящее время на ГРЭС-3 им. Классона.
Объем выпуска газовых турбин был небольшим, потому что основной акцент делался на серийное производство машин для паротурбинных энергоблоков. Это требовалось, чтобы обеспечить рекордные темпы ввода электрической и тепловой мощности, необходимой для развивающейся экономики страны.
11 ноября 1973 г. вышло распоряжение Совета Министров СССР о строительстве филиала ЛМЗ. Предусматривалось создание корпуса газовых турбин с испытательным стендом и блока заготовительных цехов.
В 1979 году принят в эксплуатацию 1-й пусковой комплекс газовых турбин, который получил название завод «Турбоатомгаз». В этом названии отражена основная задача предприятия – выпуск газовых и паровых турбин, агрегатов для АЭС.
В 1991 году создано совместное российско-германское предприятие «Интертурбо» по производству газовых турбин с участием ЛМЗ и компании Siemens. Производственные помещения предприятия расположились в цехах «Турбоатомгаза». В 1993 г. на стенде «Интертурбо» собрана первая турбина для Индонезии. В 2004 г. у компании Siemens была куплена лицензия на изготовление V94.2 под брендом ГТЭ-160. В 2005 г. изготовлены для Калининградской ТЭЦ-2 и успешно сданы в эксплуатацию две первые отечественные газотурбинные установки типа ГТЭ-160. С начала изготовления велись работы по локализации производства основных узлов V94.2 (на площадях ЛМЗ изготовлены детали 57 установок типа V94.2 и ГТЭ-160 в 1993–2012 гг.) вплоть до 2011 года, когда между «Силовыми машинами» и Siemens была достигнута договоренность о создании в России совместного предприятия «Сименс Технологии Газовых Турбин» (Siemens – 65 %, «Силовые машины» – 35 %) по производству и сервисному обслуживанию газовых турбин мощностью более 60 МВт для рынка России и СНГ.
Производство надежной, но не самой современной установки V94.2 закрывало на тот момент имеющийся российский спрос на ГТУ подобной мощности, но желание получить полностью отечественную турбину и уйти от импортозависимости диктовало необходимость создания собственной современной установки. С 2010 г. вплоть до осени 2011 г. специальное конструкторское бюро газовых турбин Ленинградского Металлического завода, которое впоследствии полностью перешло в состав совместного предприятия «Сименс Технологии Газовых Турбин», вело разработку инновационного проекта «Разработка газотурбинной установки ГТЭ-170». В период с 1996 г. по конец 2011 г. была разработана конструкторская документация на турбину ГТЭ-180, сконструирован и изготовлен современный образец ГТУ F-класса ГТЭ-65, сделан проект ГТУ мощностью 300 МВт. Эти проекты служат серьезным заделом для разработки современных собственных турбин.
ГТЭ-65 - прототип ГТЭ-65.0, изготовленный в 2008 году, разработан СКБ ГТ ЛМЗ на основе модельного компрессора ЦИАМ ЦКТИ и доработанного в начале 2000-х в СНТК имени Кузнецова. Газотурбинная установка ГТЭ-65 выполнена по простой тепловой схеме в виде одновального двухопорного турбокомпрессора с частотой вращения ротора 5440 об/мин и приводом электрогенератора через редуктор.
В 2005–2008 гг. создан опытный образец, выполнены НИОКР, поузловые испытания проведены в НПО ЦКТИ, ЛМЗ. Во время первого этапа испытаний камеры сгорания на режиме полной нагрузки проводились предварительные испытания при давлении до 0,7 МПа, измерялись температуры пламенной трубы, неравномерность температур за камерой сгорания, выбросы NOx, настраивался алгоритм работы топливоподачи. На втором этапе использовался полноразмерный стенд огневых испытаний камер сгорания на газообразном топливе, специально созданный на ЛМЗ.
Перспективная разработка конструкторов «Силовых машин» - ГТЭ-65 - была отмечена премией Правительства Санкт-Петербурга на I Петербургском международном инновационном форуме. Турбина обладает широкими возможностями применения при техническом перевооружении действующих электростанций и новом строительстве, способна обеспечивать теплофикационные нужды и работать как в парогазовых блоках, так и автономно.
В июле 2012 г. начались горячие испытания головного образца, в ходе которых установка была выведена на режим холостого хода. В дальнейшем из-за жестких сроков программы ДПМ испытания были прерваны и ГТЭ-65 была возвращена на ЛМЗ.
На работы по освоению ГТЭ-65 и локализации ГТЭ-160 были выделены значительные ресурсы предприятия, но мировой рынок диктовал новые условия, требовавшие появления сверхмощных ГТУ единичной мощностью 400–500 МВт. В 2010 г. «Силовые машины» приняли вызов и начали разработку эскизного проекта ГТЭ-300 по созданию высокотемпературной ГТУ простого цикла F/H-класса.
В основу решений по горячему тракту закладывались опыт по ГТЭ-180, ГТЭ-65, а также конструктивные принципы мировых лидеров газотурбостроения: трубчато-кольцевые камеры сгорания, конвективно-пленочное охлаждение лопаток турбины и т.д. Эскизный проект в 2011 г. получил положительные экспертные отзывы ведущих научных организаций страны: ЦИАМ, ВТИ, ЦКТИ и МЭИ. Данный проект или его модификация могут быть реализованы в рамках дальнейшего развития мощностного ряда российских газовых турбин.
