А. Е. Валамин, А. Ю. Култышев, Ю. А. Сахнин – ЗАО «Уральский турбинный завод»

Сегодня в энергетике России взят курс на обновление и модернизацию ТЭС путем применения парогазовых циклов. В последнее десятилетие интерес к выбору профиля ПГУ за счет реального и планируемого строительства новых электростанций в России значительно возрос. Действительно, список ПГУ, введенных и вводимых в эксплуатацию на территории России, говорит об «энергетическом буме» парогазовых технологий.
В настоящее время по-прежнему актуальны вопросы, касающиеся создания современного оборудования, работающего в составе ПГУ с КПД выше 50 %. ЗАО «УТЗ» глубоко занимается разработкой новых решений по паровым турбинам для современных ПГУ мощностью от 90 до 900 МВт [1-6].
На предприятии была разработана теплофикационная паровая турбина Т-53/67-8,0, которая эксплуатируется в составе ПГУ-230 на Минской ТЭЦ-3. В состав ПГУ входит газовая турбина GT13E2 компании Alstom номинальной мощностью 160 МВт и котел-утилизатор (КУ) производства SES Energy (Словакия).
Основой паровой турбины Т-53/67-8,0 является двухцилиндровый агрегат, разработанный на базе серийной турбины Тп-115/125-130-1. В ее конструкции реализованы и уже отработанные решения, и принципиально новые, обусловленные прежде всего тем, что она проектировалась для работы в составе ПГУ.
Другой проект ЗАО «УТЗ» – это теплофикационная паровая турбина Т-113/145-12,4 [6], предназначенная для работы в составе ПГУ-410 Краснодарской ТЭЦ. В состав ПГУ также входит газовая турбина M701 F4 (Mitsubishi Heavy Industries) мощностью 303 МВт и котел-утилизатор производства ОАО «ЭМАльянс», выполненный по проекту A&E (Чехия-Австрия).
Паровая турбина Т-113/145-12,4 представляет собой трехцилиндровый агрегат и отличается значительной новизной конструкций цилиндров. Это обусловлено тем, что она проектировалась для работы в составе трехконтурной ПГУ, а также высокими параметрами пара высокого давления (12,4 МПа, 563 °С) и промежуточным перегревом пара (3,0 МПа, 560 °С).
В цилиндре высокого давления (ЦВД) применено дроссельное парораспределение, что является общепринятым решением для паровых турбин, работающих в составе ПГУ на скользящих параметрах пара. Цилиндр выполнен двухкорпусным, с прямоточной схемой движения пара. ЦВД имеет 11 ступеней давления: первые две ступени расположены во внутреннем корпусе, остальные девять – в наружном.
Наружный корпус ЦВД выполнен на базе отливки турбины Т-110/120-130-5МО, корпус которой отличается от серийных турбин данного типа и обладает повышенной надежностью и маневренностью, а также сниженной металлоемкостью. Необходимость установки внутреннего корпуса обусловлена тем, что однокорпусная конструкция не обеспечивает прочность и плотность вследствие высоких значений давления в камере паровпуска – 11,9 МПа и температуры – 557 °С. При использовании внутреннего корпуса не только обеспечивается плотность и прочность корпуса, но при этом сохраняются и высокие маневренные характеристики ЦВД в целом.
Пар из ЦВД направляется в КУ, где смешивается с паром контура среднего давления. Пройдя пароперегреватель, пар поступает в цилиндр среднего давления (ЦСД) через два блока клапанов, унифицированных с блоками клапанов ЦСД турбины Т-250. ЦСД выполнен двухкорпусным, с петлевой схемой течения пара в проточной части. При таком решении зона повышенных температур (зона паровпуска) максимально отдаляется от среднего подшипника. В межкорпусное пространство подается пар низкого давления из третьего контура КУ. На трубопроводе подвода пара низкого давления установлены блоки клапанов.
В турбоустановке используется конденсаторная группа КГ2-12000-IV с поверхностью теплообмена 12000 м² и расходом охлаждающей воды до 27000 м³/ч. Схема подогрева сетевой воды – двухступенчатая. В данной турбоустановке используются два горизонтальных подогревателя ПСГ-2300 с поверхностью теплообмена 2300 м². Сетевой подогреватель ПСГ-1 установлен под ЦВД, подогреватель ПСГ-2 – под генератором. Удельные расходы пара и теплоты в конденсационном режиме составляет, соответственно, 2,75 кг/кВт•ч и 10162 кДж/кВт•ч.
Текущий проект Уральского завода – создание паровой теплофикационной одноцилиндровой турбины для работы в составе ПГУ-230 с газовой турбиной ГТЭ-160-4(7) производства ОАО «Силовые машины» или V94.3(4) Siemens. Проект разрабатывается для Владимирской ТЭЦ-2, Ижевской ТЭЦ-1, Новобогословской и Академической ТЭЦ, Кировской ТЭЦ-3 и двух блоков на Нижнетуринской ТЭЦ.
Турбина имеет двухкорпусную конструкцию с петлевой схемой движения пара в цилиндре. Внутренний корпус цилиндра турбины – литой, наружный корпус – литосварной. Пар к турбине подводится от отдельно расположенного блока клапанов (БК), куда входят стопорный клапан с автозатвором и два регулирующих клапана со своими сервомоторами. Блок клапанов будет унифицирован с БК турбины Т-113/145-9,3.
Проточная часть турбины включает 21 ступень. Во внутреннем корпусе размещены 12 ступеней давления с диаметром корня рабочих лопаток 905 мм. Диски 1-17-й ступеней соединены с ротором методом ковки, диски 18-21-й ступеней – насадные. Давление в камере отбора пара на ПСГ-2 при двухступенчатом подогреве сетевой воды и давление на ПСГ-1 при одноступенчатом подогреве регулируется диафрагмой предпоследней ступени.
Пар низкого давления подводится к стопорно-регулирующему клапану (СРК), а затем – в межкорпусное пространство. СРК частично унифицирован с аналогичным клапаном турбины Т-53 на Минской ТЭЦ-3. Выхлопная часть унифицирована с выхлопной частью ПТ-90-2.
Паровая турбина комплектуется конденсатором К-6000 с поверхностью теплообмена 6000 м² и расходом охлаждающей воды 13500 м³/ч, а также двумя подогревателями ПСГ-1300 с давлением сетевой воды 0,8 МПа, изб. (или ПСГ-1250 с давлением 11,4 МПа, изб) и расходом воды до 3000 м³/ч. Турбина может быть сопряжена с генератором мощностью 80…90 МВт.
Другой текущий проект ЗАО «УТЗ» представляет собой паровую теплофикационную одноцилиндровую турбину Т-36/50-8,8 для работы в составе ПГУ-115 с газовой турбиной PG 6111(6FA) производства GE. Паровая турбина разрабатывается на базе серийной Т-50/60-8,8 (для паросиловых установок).
Головной образец будет установлен на Новоберезниковской ТЭЦ. Металлические решетки, кованые решетки, решетки на окна, решетки от производителя Турбина комплектуется конденсатором типа К-3100 с поверхностью теплообмена 3100 м² и расходом охлаждающей воды до 8000 м³/ч, а также одним ПСГ-1300.
На предприятии разработана конденсационная паровая турбина К-300-12,4, предназначенная для эксплуатации в составе ПГУ-900. В состав ПГУ также могут входить две газовые турбины M701 F4 фирмы MHI (или другие) мощностью 300…375 МВт.
Все турбины снабжены современной микропроцессорной электрогидравлической системой регулирования и защиты. Она состоит из трех основных частей – гидравлической, электрической и электрогидравлических преобразователей, реализующих функции преобразования электрических сигналов управления в гидравлические входные сигналы. Существенной особенностью электрогидравлической системы регулирования и защиты турбины Т-113/145-12,4 является применение воды в качестве рабочего тела, как наиболее эффективного противопожарного мероприятия.

Использованная литература

1. Теплофикационные паровые турбины для ПГУ мощностью 170…230 МВт/Г.Д. Баринберг, А.Е. Валамин, П.В. Коган, А.Ю. Култышев//Теплоэнергетика. 2008, № 6. С. 28-33.
2. Баринберг Г.Д., Валамин А.Е., Култышев А.Ю. Перспективные паровые турбины для ПГУ //Теплоэнергетика. 2008, № 8. С. 2-8.
3. Баринберг Г.Д., Валамин А.Е., Култышев А.Ю. Паровые турбины ЗАО «УТЗ» для перспективных проектов ПГУ//Теплоэнергетика. 2009, № 9. С. 6-11.
4. Паровые турбины ЗАО «УТЗ» для ПГУ/ Баринберг Г.Д., Валамин А.Е., Култышев А.Ю., Линдер Т.Ю.//Теплоэнергетика. 2009, № 9. С. 12-14.
5. Баринберг Г.Д., Валамин А.Е., Гольдберг А.А. и др. Теплофикационная паровая турбина Т-53/67-8,0 для ПГУ-230 Минской ТЭЦ-3//Теплоэнергетика. 2008, №8. С.14-24.
6. Баринберг Г.Д. Теплофикационная паровая турбина Т-113/145-12,4 для ПГУ-410 Краснодарской ТЭЦ/Г.Д. Баринберг, А.Е. Валамин, А.А. Гольдберг, А.А. Ивановский, А.Ю. Култышев, В.Б. Новоселов, Х.К. Панэке Агилера, Ю.А. Сахнин//Теплоэнергетика. 2009, № 9. С. 15-23.