М. Н. Иванов, А. А. Троицкий – ООО «Турбомашины»

В октябре в московском офисе компании «Сименс» состоялся технический семинар, на котором специалисты компании рассказали о новых разработках, серийно выпускаемом оборудовании, модернизации ГТУ, технических решениях при строительстве ГТЭС и ПГУ, а также об опыте эксплуатации газовых турбин в мире и сервисе поставленного оборудования.

Семинар открыл Андрэ Петри, вице-президент «Сименс» в России и Центральной Азии. Он сообщил, что в настоящее время на предприятиях компании «Сименс» в России и странах СНГ работают 2700 сотрудников, оборот в 2012 финансовом году составил 1,9 млрд евро, объем новых заказов – 2,4 млрд евро. Подразделения компании выпускают широкий спектр продукции и предоставляют услуги по комплексным решениям для различных отраслей российской промышленности.
История деятельности компании «Сименс» в России насчитывает уже 160 лет: она началась с поставки 75 телеграфов для линии С.-Петербург – Москва в 1851 году. Сегодня одним из ключевых стратегических направлений развития компании в России является локализация производства. Это прочный фундамент сотрудничества компании «Сименс» с российскими предприятиями. В настоящее время в разных городах России уже действуют несколько совместных предприятий, в последнее время создается ряд новых:
•    ООО «Сименс технологии газовых турбин» (совместно с ОАО «Силовые машины»), г. Санкт-Петербург – производство и сервис газовых турбин большой мощности, создано в декабре 2011 г.;
•    ООО «РусТурбоМаш» (совместно с ЗАО «Искра-Авигаз»), г. Пермь – создано в марте 2010 г., в сентябре 2011 г. состоялся запуск первого станка для производственной линии центробежных компрессоров;
•    Производственный энергетический кластер «Сименс» в Воронеже: в июле 2011 г. состоялся запуск производства высоковольтного оборудования, в феврале 2012 г. – производства трансформаторов, в августе 2012-го завод по производству комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ) принял первый заказ.
Ральф Шнайдер, генеральный директор ООО «Сименс технологии газовых турбин» (СТГТ) рассказал о производстве компанией «Сименс» газовых турбин большой мощности – класса E, F и H. Мировая сеть производства и проектирования турбин классов E и F расположена в г.г. Шарлотт (США), Берлине (E, F и H), Шанхае, а теперь и в С.-Петербурге (E и F). Основная задача создания совместного предприятия ООО «СТГТ» – развитие быстрорастущего рынка газовых турбин, газовых электростанций и электростанций комбинированного типа в России и странах СНГ путем локализации производства и сервиса. Здесь планируется решать задачи комплексной модернизации российских электростанций на основе самых современных решений и инновационных технологий. Потенциальными потребителями продукции совместного предприятия являются производители электроэнергии в России и СНГ.
Основное направление деятельности ООО «СТГТ» – производство и поставка газовых турбин, в первую очередь SGT5-2000E и SGT5-4000F при постепенной локализации компонентов, в т.ч. за счет наращивания сети местных поставщиков. Расширяя свое присутствие на российском рынке, предприятие планирует сделать доступным и вспомогательное оборудование. Другое важное направление деятельности ООО «СТГТ» – развитие сервиса для обслуживания нового и уже установленного оборудования, осуществления проектов по модернизации. Кроме обеспечения высокого уровня технического обслуживания, благодаря созданию местных складов появится возможность оперативно реагировать на запросы заказчиков. (Подробнее о новом предприятии можно прочитать в журнале № 4, 2012 г).
Представляя SGT5-8000H, надежную и проверенную в эксплуатации газовую турбину, Инго Харцдорф (эксперт по интеграции газовых турбин H-класса, «Сименс АГ») рассказал об эволюции применения газотурбинных установок большой мощности в составе ПГУ. В период с 1991 г. по настоящий момент КПД установок комбинированного цикла в конденсационном режиме вырос от 50 до 60 %. За это время уровень выбросов углекислого газа снижен на 13,3 %.
SGT5-8000H основывается на надежном конструктивном решении компании «Сименс», успешно применяемом в газовых турбинах SGT6-5000F и SGT5-4000F и авиадвигателях, усовершенствованных с целью получения высокого КПД при максимальной гибкости.
Компрессор SGT5-8000H имеет трехмерный лопаточный аппарат с четырьмя передвижными поворотными лопатками лопаточного колеса, увеличивающими КПД при частичной и базовой нагрузке. Диски ротора имеют хиртовое зубчатое соединение и стянуты центральным стяжным болтом. За счет гидравлической оптимизации радиальных зазоров в турбине снижаются потери, и при нагрузке обеспечивается защита лопаток от задевания.
Конструкция ротора в сочетании с турбиной, имеющей полностью воздушное охлаждение, позволяет обеспечить быстрый пуск при максимальных градиентах нагрузки.
Четырехступенчатая турбина имеет трехмерные лопатки, выполненные из современных материалов с термобарьерным покрытием. Благодаря усовершенствованной системе полного внутреннего воздушного охлаждения турбины, обеспечиваются большие интервалы между обслуживанием, что подтверждается результатами первой инспекции в г. Иршинг.
Парогазовые установки SCC5-8000H 1S на базе турбины SGT5-8000H обеспечивают КПД нетто более 60 % (ISO) и лучшие в своем классе показатели маневренности.
Первая ПГУ SCC5-8000H находится в коммерческой эксплуатации с 22 июля 2011 г. Двигатель обеспечивает циклический режим с изменением нагрузки – более 500 МВт менее чем за 30 минут; различные градиенты нагрузок, успешно прошедшие испытания при стабильной эксплуатации установки. Коэффициент полезного действия ПГУ в теплофикационном режиме превышает 80 %.
На электростанции им. Ульриха Хартманна в Иршинге (Германия) по состоянию на ноябрь 2012 г. ГТУ наработала более 15000 эквивалентных часов. Всего осуществлено более 450 пусков. Применение внутреннего воздушного охлаждения турбины создает возможность первоклассной маневренности. В ходе коммерческой эксплуатации уже с первым двигателем достигнута высокая надежность – более 97 %. Через полтора года коммерческой эксплуатации турбина находится в отличном состоянии.
Новую газовую турбину SGT-750 представил Максим Ташкинов (ведущий менеджер по продажам ООО «Сименс»). Являясь многоцелевой установкой, SGT-750 может применяться как в качестве энергетического, так и механического привода. В этом случае мощность на валу (ISO) составляет 37,1 МВт при соответствующем механическом КПД 40 %. Главной целью при создании новой турбины, наряду с экономической и экологической эффективностью, была высокая ремонтопригодность, эксплуатационная готовность и надежность.
SGT-750 – промышленная стационарная газовая турбина нового типа. В ней сочетаются улучшенные массогабаритные характеристики авиапроизводных турбин с надежностью, возможностью проведения всех видов ремонта на месте эксплуатации и ресурсом стационарных газовых турбин. В ГТУ используются отработанные и апробированные материалы и комплектующие, конструктивные решения, позволяющие достигнуть высокого КПД. В результате была создана промышленная турбина для тяжелых условий эксплуатации, выходящая на полную нагрузку через 10 минут после начала запуска, работающая при наружных температурах от –60 °С до +55 °С.
В двигателе применяется низкоэмиссионная камера сгорания 4-го поколения с подавлением оксидов азота без впрыска воды (DLE), обеспечивающая низкий уровень выбросов в широком диапазоне нагрузок.
Основными преимуществами газотурбинной установки являются:
•    высочайшая эффективность;
•    высокие экологические показатели;
•    длительное время между капитальными ремонтами: 68000 эквивалентных эксплуатационных часов;
•    высочайшая готовность – всего 17 дней на обслуживание за 17 лет;
•    замена газогенератора в течение 24 часов;
•    возможность обслуживания и проведения капремонта на площадке или временная замена агрегата;
•    увеличенный период между капремонтами при частичных нагрузках;
•    полное облопачивание компрессора без демонтажа ротора;
•    не требуется разборки корпуса для замены частей камеры сгорания;
•    модульная компоновка для простоты обслуживания на площадке.
В настоящее время реализуются два контракта на поставку SGT-750. В 2011 г. подписан контракт с компанией Wingas GmbH. Энергоблок будет установлен на площадке компрессорной станции Lubmin (Грайфсвальд, на северо-востоке Германии), построенной на выходе газопровода «Северный поток». Вырабатываемая электроэнергия будет передаваться в сеть, тепловая – использоваться для подогрева транспортируемого газа, температура и давление которого снижаются при транспортировке по дну моря. Ввод станции в эксплуатацию состоится в марте 2013 г.
В мае этого года заключен контракт с крупной текстильной компанией Kaltex в Северной Америке. Электростанция когенерационного цикла мощностью 36 МВт будет построена в г. Алтамира (Мексика) на одном из предприятий компании. Ввод станции в эксплуатацию запланирован на октябрь 2013 г.
Йорген Восс (руководитель производственного направления турбин класса F, «Сименс АГ») рассказал участникам конференции о применении турбины SGT5-4000F для реконструкции ТЭС. Газовые турбины серии SGT-4000F обеспечивают большие выгоды для заказчика при одновременном сохранении конструктивных элементов, проверенных в эксплуатации. Существуют гибкие решения для удовлетворения индивидуальных нужд заказчика и требований площадки: широкий выбор ПГУ из готовых оптимизированных модулей (ГТ, ПТ, генератор, вспомогательные системы), возможность быстрого и повторного пуска.
Одно из достоинств турбины – оптимальные эксплуатационные затраты за счет высокого уровня КПД, возможность выбора ТО для удовлетворения индивидуальных потребностей заказчика. Горелки на основе современных технологий обеспечивают низкий уровень вредных выбросов.
В конструкцию SGT5-4000F постоянно вносятся усовершенствования для поддержания конкурентоспособности, осуществляется интеграция передовых испытанных решений, проверка технологий в процессе натурных испытаний на стенде в Берлине и на площадках заказчиков. Во время технического обслуживания возможна модернизация существующего парка газовых турбин SGT-4000F.
В результате модернизации компрессора и увеличения расхода рабочего тела механическая мощность двигателя увеличена до 292 МВт, КПД – до 39,8 %. В коммерческой эксплуатации по всему миру находятся 213 блоков – их суммарная наработка превышает 8,1 млн часов. Наработка пилотного блока – более 122 тыс. эквивалентных часов.
Успешное развитие продолжено благодаря самым последним мероприятиям по модернизации оборудования. В настоящий момент проводятся работы по повышению температуры горения, что позволит увеличить мощность двигателя и его КПД. SGT5-4000F в парогазовом цикле используется в качестве моноблока, а также в составе ПГУ с двумя или тремя газовыми турбинами.
Учитывая, что большая часть России находится в зоне холодного климата, а в некоторых районах зимние максимумы достигают –50 °С, докладчик представил систему подогрева входного воздуха в технологической схеме ПГУ – подогреватель воздуха КВОУ газовой турбины.
Франк Рихтер (руководитель производственного направления турбин класса Е, «Сименс АГ») рассказал об испытанных технологиях и новых разработках, применяемых в газовых турбинах класса SGT5-2000E. Двигатели отличаются универсальностью применения благодаря широкому кругу опций, что расширяет основной объем поставки.
Установки SGT5-2000E эксплуатируются в 47 странах мира. Портфель заказов превышает 350 энергоблоков, из них более 300 находятся в эксплуатации. Суммарная наработка ГТУ превышает 18 млн эквивалентных часов (ЭЧЭ). Надежность SGT5-2000E находится на уровне 99,6 %, текущая эксплуатационная готовность составляет (в зависимости от отключений на капремонт) 96,5 %.
Турбины класса Е имеют очень прочную конструкцию. Возможно исполнение двигателя, предусматривающее быстрый и чрезвычайно быстрый пуск. ГТУ обладает высокой эксплуатационной готовностью (работа при пониженной температуре газов на входе в турбину, капремонт после 41 тыс. ЭЧЭ). Установка может оснащаться малоэмиссионной камерой сгорания. Замена топлива осуществляется при необходимости без остановки двигателя.
В России турбины SGT5-2000E начали эксплуатироваться на Северо-Западной ТЭЦ с 2000 года. Совершенствование двигателя, выпуск которого начался в 1981 г., продолжается. Применяется влажное сжатие, трехмерные рабочие и направляющие лопатки 3+4 компании «Сименс». Ведутся работы над увеличением предела мощности (PLI). Внедрена гидравлическая оптимизация зазоров/усовершенствованный упорный подшипник. Разработан комплект, предназначенный для низких температур окружающей среды.
На сегодня мощность двигателя достигает 172 МВт, КПД газовой турбины– 35,6 %, парогазового цикла – 52,4 %. Например, головные образцы блока ГТЭ-160, установленные на ТЭЦ в Калининграде, сравнимы с конструкцией SGT5-2000E (прежнее название в номенклатуре Siemens – V94.2). По сравнению с сопоставимой модификацией, в настоящей конструкции SGT5-2000E мощность выросла на 17 МВт, КПД – на 1,4 %.
Докладчик представил вариант ГТУ для применения в нефтегазовой отрасли. Турбины серии SGT-2000E устойчивы к воздействию золы, поскольку возможна замена огнеупорных плиток по отдельности, конструкция лопаток и покрытия имеет высокую сопротивляемость коррозии. В качестве топлива может использоваться сырая нефть – для этого требуется легкая переналадка жаровой трубы.
Новую версию газовой турбины SGT-800 представлял Олег Одиноких (руководитель направления «Промышленные электростанции» ООО «Сименс»). На сегодня доступны обе версии: 47 МВт и 50,5 МВт. В дополнение к альтернативе по мощности SGT-800 заказчикам теперь предлагается как стандартное исполнение турбогенераторного агрегата, где вспомогательные системы и укрытие монтируются на месте, так и новый модуль «единого подъема». В России поставлено более 40 установок SGT-800 для различных объектов нефтегазового сектора, а также для объектов энергосистемы и муниципальных электростанций. ГТУ имеет лучшую в своем классе эффективность в парогазовом цикле, превышающую 55 %.
В результате модернизации двигателя усовершенствован аэродинамический профиль лопаток компрессора, позволивший повысить массовый расход на 1 % и улучшить аэродинамику. Температура на входе в турбину, по сравнению с версией мощностью 47 МВт, не повышалась. Улучшена аэродинамика и распределение охлаждения первой ступени турбины. Модернизирована третья ступень с увеличенной выходной площадью (снижение выходных потерь).
SGT-800 имеет простую и стабильную низкоэмиссионную камеру сгорания DLE с низким уровнем выбросов и обладает высокой топливной гибкостью. Каждая горелка калибруется в заводских условиях, с фиксированными отверстиями (без движущихся частей). КС нечувствительна к изменениям атмосферных условий, не требует постоянной настройки. Отсутствие ступеней позволяет горелкам быстро изменять нагрузку, что обеспечивает превосходные переходные динамические характеристики и позволяет применять ГТУ в изолированных энергосистемах с большими сбросами/набросами нагрузки.
Модуль «единого подъема» является более компактным и легким в сравнении со стандартным вариантом исполнения SGT-800. Модуль объединяет саму газовую турбину, редуктор, генератор, маслосистему и прочие вспомогательные системы на единой раме, под одним укрытием. Завершенный модуль «единого подъема» может испытываться на заводе, вплоть до 100 %-й нагрузки, с проверкой всех необходимых эксплуатационных режимов перед отправкой на площадку эксплуатации. Подобное исполнение агрегата SGT-800 позволяет сократить объемы работ на площадке примерно на 40 %, а также объем подъемнотранспортных операций, соответственно, уменьшаются и расходы.
Модуль «единого подъема» особо интересен для нефтегазовой отрасли, так как может применяться на удаленных площадках, в суровых климатических условиях, например при освоении арктических месторождений – там, где предъявляются максимальные требования к готовности оборудования и необходимы минимальные сроки ввода в эксплуатацию. Лидерный агрегат мощностью 50,5 МВт находится в эксплуатации с 2010 г. Инспекция А, проведенная после 10000 часов работы, продемонстрировала отличное состояние камеры сгорания, а также рабочих и сопловых лопаток турбины. (Подробнее о новой версии турбины можно прочитать в одном из ближайших номеров журнала).
Штэфан Брюк (руководитель производства паровых турбин для парогазовых электростанций класса H, «Сименс АГ») рассказал о паровых турбинах серий SST-3000 и SST-5000, о применении их в составе ТЭС, программе модернизации установок SST-3000. В результате эволюции ПТУ коэффициент полезного действия ТЭС вырос с 39 % в 1981 г. до 47 % в настоящее время.
В турбинах большой мощности Siemens применяется новейшая технология лопаточного аппарата с трехмерными лопатками, встроенная в систему гибкого проектирования. ПТУ характеризуются большими интервалами между остановами на ТО (первый основной техосмотр после 100 тыс. ЭЧЭ) и оптимизированными процессами. Кратковременные плановые остановы на техническое обслуживание возможны благодаря принудительному охлаждению и быстрому пуску (холодный старт). Усовершенствование конструкции обеспечивает эксплуатационную гибкость турбин. Вспомогательные системы поставляются в виде предварительно собранных модулей, имеют стандартные точки подключения, поэтому сокращаются сроки монтажа.
Завершая конференцию, Хартмут Эме (директор департамента сервиса ООО «СТГТ») сделал доклад о сервисе газовых турбин. ООО «СТГТ» уделяет большое внимание техническому обслуживанию работающего у заказчиков оборудования. Как наиболее эффективные, предлагаются программы долгосрочного обслуживания. Это комплексные программы планирования и управления ремонтами, охватывающие поставку и ремонт запасных частей, выполнение ремонтных работ на газовых и паровых турбинах, генераторах. Расширенные гарантии снижают риск собственника.
Программа долгосрочного обслуживания наилучшим образом способствует достижению экономических целей собственников электростанций в длительной перспективе, позволяя избежать дорогостоящих внеплановых ремонтов. Компания «Сименс» помогает заказчикам обеспечить эффективную работу электростанции, предлагая различные сервисные программы: плановые инспекции, профилактическое ТО, программы по замене деталей, обслуживание на площадках, техническую поддержку и т.д. Опыт и ресурсы компании обеспечивают защиту инвестиций заказчиков, качество работы станций, прогнозируемую стоимость жизненного цикла и, наконец, прибыльность.
Заключение долгосрочных контрактов позволяет заказчикам получить продленные гарантии и дополнительные выгоды. Среди гарантий можно выделить следующие:
•    обеспечение запчастями (в соответствии с выбранной программой) в нужном количестве на протяжении всего контракта (Term Warranty);
•    длительность плановых остановов и гарантия надежности;
•    покрытие незапланированных остановов.
Дополнительные выгоды:
•    гибкость планирования остановов;
•    первоочередной доступ к запасным частям в аварийных случаях;
•    удобные схемы оплаты работ (структура оплаты согласно требованиям заказчика: плата за выезд к месту работ, ежегодная оплата, переменная оплата);
•    сокращение затрат заказчика на инвентарь и требований по снабжению;
•    уменьшение эксплуатационных рисков за счет дистанционного контроля и диагностики эксплуатационных параметров.

В завершение конференции были организованы круглые столы, где можно было задать вопросы докладчикам в комфортной, дружественной обстановке. Участники поблагодарили выступавших за интересные и полезные доклады, хорошую организацию конференции.