Газотурбинный привод: Газотурбинный привод АЛ-31СТ: экономия 300 миллионов кубометров природного газа за 15 лет эксплуатации

Газотурбинный привод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Газотурбинный привод более экономичен, чем электропривод и паротурбинный привод, даже при относительно невысоких КПД газотурбинной установки, что обусловлено низкими эксплуатационными и капитальными затратами, связанными с внедрением газотурбинной установки.  [1]

Схема и рабочий цикл газотурбинной установки.  [2]

Газотурбинный привод при наличии дешевого топлива наиболее экономичен.  [3]

Газотурбинный привод является наиболее чувствительным к изменению температуры окружающего воздуха.  [4]

Газотурбинный привод является наиболее чувствительным к изменению температуры окружающего воздуха. Термодинамический анализ показывает, что колебания мощности ГТУ могут достигать значительной величины 1 12 — 2 10 при изменении наружной температуры с 10 до 60 С.

 [5]

Газотурбинный привод ГПА составляет 72 % от обшей мощности КС. В результате технико-экономических обоснований принят следующий ряд мощностей, обеспечивающих оптимальные параметры компрессорных станций в диапазоне диаметров от 700 до 1400 мм: 6, 3, 10, 16, 25 тыс. кВт ( см. прил.  [6]

Газотурбинный привод ГПА составляет 72 % от общей мощности КС.  [7]

Газотурбинный привод турбокомпрессора должен иметь тепловую изоляцию, обеспечивающую нормальную работу агрегата и обслуживающего персонала.  [8]

Газотурбинный привод ГПА составляет 72 % от общей мощности КС.  [9]

Дизельные и газотурбинные приводы — автономные ( независимые от промышленных энергосистем) — в отечественной практике используются в буровых установках для разведочного и эксплуатационного бурения в районах, отдаленных от промышленных электрических сетей.  [10]

Газотурбинному приводу

свойственно следующее преимущество: он повышает свою мощность при понижении температуры окружающего воздуха.  [11]

Мощность газотурбинного привода является функцией условий его работы.  [12]

Применение газотурбинного привода позволяет исключить сложный и достаточно дорогостоящий механический привод, облегчает компоновку силовой установки и обеспечивает саморегулирование подачи воздуха при уменьшении нагрузки.  [13]

Недостатком газотурбинного привода является относительно невысокий к.п. д ( не выше 30 %), а также высокое потребление газа на собственные нужды в качестве топлива.  [14]

Недостатком газотурбинного привода является относительно невысокий кпд ( не выше 30 %), а также высокое потребление газа на собственные нужды в качестве топлива.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

АЛ-31СТ: с небес на землю

Фото: «Газпром»

Газотурбинный привод АЛ-31СТ можно назвать одним из лучших примеров военной конверсии – его основой стал двигатель АЛ-31Ф, который до сих пор поднимает в небо боевые самолеты. На земле АЛ-31СТ трудится на компрессорных станциях «Газпрома», отработав в общей сложности более 2 млн часов. О том, как создавался уникальный двигатель, как «спустился» с небес на землю, – в нашем материале.

Боевой двигатель на мирной службе

Совсем скоро, 30 марта, свой 75-летний юбилей отпразднует Опытно-конструкторское бюро им. А. Люльки – филиал ПАО «ОДК-УМПО». Со дня основания в 1946 году в этом КБ были разработаны двигатели пяти поколений, в том числе технический «бестселлер» XX века – АЛ-31Ф. Этот двигатель, созданный Архипом Люлькой в 1970-х годах, стал не просто самым передовым для своего времени, но и перспективным на долгие годы вперед. Он был установлен на легендарный Су-27, последующие модификации встали на крыло самолетов семейства Су-30, подняли в воздух новейшие Су-35С и Су-57. АЛ-31Ф покорил не только небо, но и построил отличную «карьеру» на земле.

В конце 1980-х – начале 1990-х годов отечественная промышленность переживала сложные времена. Особенно досталось оборонному комплексу в отсутствии госзаказов. АО «Люлька-Сатурн», как и многие военные предприятия в то время, переходило на «мирные рельсы». Разработчики боевых двигателей решили заняться тем, что ближе по роду деятельности, – созданием наземных энергетических установок для газовой промышленности. На тот момент огромный запрос на эту продукцию был со стороны «Газпрома». Газоперекачивающие агрегаты составляют у нефтегазовых компаний основу оборудования, ответственного за транспортировку газа. Мощности «Газпрома» нуждались в техническом обновлении – в более экологичных и эффективных агрегатах с большим КПД.

Техзадание на создание газовой турбины на базе двигателя АЛ-31Ф, коллектив КБ получил в 1992 году. Тогда же началось проектирование самой турбины, которая получила название АЛ-31СТ (стационарная).

Первый образец был собран в марте 1994 года и сразу же поступил на стендовые испытания в КБ. Для этого был переоборудован один из стендов, который ранее использовался для тестирования авиадвигателя АЛ-31Ф. Кстати, опыт испытаний наземной версии двигателя пригодился конструкторам при доводке его авиационного «собрата».

В том же 1994 году АЛ-31СТ был передан на компрессорную станцию «Карпинская» для опытной эксплуатации. Все параметры нового двигателя совпали с ожиданиями и запросами «Газпрома». В 1996 году АЛ-31СТ успешно прошел межведомственные испытания и получил «путевку» в серию. Производство было налажено на уфимском предприятии (ныне «ОДК-УМПО»).

Нет предела совершенству

Многие эксперты отрасли признали газовую турбину АЛ-31СТ, созданную на базе боевого авиадвигателя АЛ-31Ф, одной из самых значимых разработок оборонной отрасли для применения в народном хозяйстве. Хотя в начале проекта находилось немало скептиков, которые не верили в успех конвертирования авиационного двигателя. Надо отметить, что это был первый случай в нашей стране, и второй в мировой истории, когда двигатель для истребителя был переделан под нужды газодобычи.

Конечно, такая трансформация потребовала от конструкторов большой работы. Военные авиадвигатели безотказно работают в самых экстремальных условиях полета. Однако, их ресурс составляет не более 500 … 2000 часов – для «наземной версии» нужно было его увеличить до 100 тыс. часов. Кроме того, необходимо было обеспечить надежность газотурбинного привода в отношении резких перепадов температуры воздуха. Авиационные двигатели рассчитаны для полетов на высотах, где температура воздуха хоть и равна минус 55 °С, но стабильна, а атмосферное давление примерно в пять раз меньше, чем у поверхности Земли. На территориях с резко-континентальным климатом, где в большинстве случаев и находятся компрессорные станции магистральных газопроводов, в течение суток температурные колебания достигают 18 градусов. В таких условиях лопатки турбины высокого давления могут просто не выдержать перегрузки.

В первые же годы эксплуатации АЛ-31СТ доказал на деле, что его разработчики проделали отличную работу и справились с поставленными задачами.

Однако конструкторы не перестают трудиться над повышением надежности и экологичности привода. Начиная с 1990-х годов, было сделано около 170 конструкторских доработок агрегата с целью усовершенствования.

С 2012 года «ОДК-УМПО» модернизирует АЛ-31СТ в партнерстве с «Газпром трансгаз Уфа». Было внедрено множество изменений в конструкции, которые повысили надежность двигателя. Кроме того, двигатель становится более экологичным – снижается уровень выброса вредных веществ.

Фото: «Газпром»

По итогам 2020 года совместная работа коллективов «ОДК-УМПО» и «Газпром трансгаз Уфа» отмечена премией ПАО «Газпром» в области науки и техники. Специалистами компаний была создана инновационная система удаленного мониторинга рабочих параметров АЛ-31СТ. Теперь на основе данных, полученных в режиме реального времени с компрессорных станций, можно провести анализ технического состояния двигателей, определить мощностные параметры и осуществлять вибрационный контроль.

Было подсчитано, что один привод АЛ-31СТ может перекачивать до 36 млн кубометров газа в сутки, а в год обеспечить голубым топливом до 2,5 тыс. домов. На сегодняшний день общая наработка АЛ-31СТ на всех объектах «Газпрома» достигла 2 млн часов. Компания эксплуатирует 76 таких двигателей, также изделия будут задействованы в грандиозном проекте «Сила Сибири».

Продолжение следует: новые модели на основе АЛ-31СТ

Опыт ОДК в создании АЛ-31СТ и его модернизации заложил основу для расширения линейки наземных двигателей корпорации. В частности, АЛ-31СТ стал базой газотурбинного привода АЛ-31СТЭ для электрогенераторов электростанций мощностью от 12 до 20 мегаватт. Разработка полностью соответствует мировым стандартам, в частности, и по своим экологическим данным. Этот привод был использован в проекте создания не только российских ТЭЦ, но и при строительстве электростанции в Чехии.

В числе приоритетных проектов ОДК по линии наземных двигателей на текущий год – программа АЛ-41СТ-25. В настоящее время в ОКБ им. Люльки завершается разработка конструкторской документации на изделие, «ОДК-УМПО» ведет подготовку производства.

Фото: «Газпром»

Напомним, что соглашение о разработке нового высокоэффективного газотурбинного двигателя мощностью 25 МВт было подписано между ОДК и «Газпромом» в июне 2019 года. В дальнейшем планируется создание целого семейства приводов – мощностью 25, 32 и 42 МВт. Это предоставит отечественному ТЭК еще больше независимости от импортных поставок.

Все, что вам нужно знать о газовых турбинах

Газовые турбины служат источником энергии для всего мира. Вы почти наверняка извлекали из них пользу много раз, возможно, даже не осознавая этого. Но что такое газовые турбины? Как они работают и как обеспечить их эффективную работу?

 

Вот краткое руководство, в котором рассказывается все, что вам нужно знать об этих удивительных системах…

 

Что такое газовая турбина?

 

Газовая турбина используется для питания различных устройств, включая самолеты; поезда; корабли; насосы; газовые компрессоры; танки; и электрические генераторы для питания, например. дома.

 

Какие 3 основных компонента газовой турбины?

• компрессор
• камера сгорания
• турбина

Как работает газовая турбина?

1. Воздух, проходящий через компрессор газовой турбины, подвергается очень высокому давлению.
2. Топливо смешивается с воздухом под высоким давлением, и смесь воспламеняется.
3. Затем высокотемпературный сжатый газ поступает в турбину и приводит ее в действие по мере расширения.
4. Выходная мощность турбины используется для привода компрессора для продолжения процесса.
5. Любая оставшаяся энергия может быть использована для турбины, т.е. вращая вторую турбину, соединенную с электрическим генератором.

Как работает компрессор газовой турбины?

 

Компрессор имеет ряды вращающихся и неподвижных лопаток. Вращающиеся лопасти ускоряют воздух как в осевом, так и в окружном направлениях, в то время как неподвижные лопасти обеспечивают перенаправление потока воздуха и его подготовку для следующего набора вращающихся лопастей. Работая вместе, серия лопастей создает непрерывный поток все более сжатого газа.

 

Какие существуют типы компрессоров газовых турбин?

 

Хотя все они используются для одной и той же цели, существуют разные типы компрессоров газовой турбины:

• осевой компрессор
• центробежный компрессор
• Компрессор смешанного потока
• Свободнопоршневой газогенератор (комбинация компрессор/камера сгорания в одном блоке)

Каков рейтинг ISO газовых турбин?

 

ISO расшифровывается как Международная организация по стандартизации, а условия ISO для газовых турбин: 59ºF, абсолютная плотность 14,7 фунта на квадратный дюйм и относительная влажность 60%.

 

Почему в газовой турбине воздух сжимается?

 

Важно сжать воздух перед воспламенением, так как это обеспечивает большее расширение и более полное и эффективное сгорание.

 

В чем разница между газовой турбиной и паровой турбиной?

 

Как следует из названия, паровые турбины вращаются с использованием пара. В этом процессе нет компрессора или системы сгорания. Вода нагревается в бойлере, что дает возможность использовать возобновляемый источник энергии.

 

Какое топливо используется в газотурбинной установке?

 

Хотя природный газ является наиболее распространенным топливом для газотурбинных установок, они могут быть адаптированы для работы практически с любым горючим газом или легкими дистиллятными нефтепродуктами, т.е. бензин, дизель или парафин. Сырую нефть и другие тяжелые масла можно использовать даже, если их сначала нагреть для снижения вязкости.

 

Как рассчитать КПД газовой турбины?

 

Эффективность важна для вашей деятельности, но может быть трудно понять, эффективно ли работает ваша турбина. Используйте наш инструмент, чтобы определить, нуждается ли ваша система в некоторых улучшениях.

 

Почему КПД газовой турбины такой низкий?

 

Когда воздух и топливо проходят через компрессор, на лопатках компрессора неизбежно оседают загрязнения. Когда эти загрязнения накапливаются, они прерывают поток воздуха и снижают эффективность. Если вы заметили неэффективность вашей системы, стоит взглянуть на график очистки вашего компрессора.

​

Как повысить эффективность газовой турбины?

 

Простой и экономичный метод повышения эффективности заключается в регулярной очистке компрессора газовой турбины от загрязнений. Оборудование для полной очистки даже во время нормальной работы турбины может быть дооснащено почти в каждом случае.

 

Чем можно очистить компрессор газовой турбины?

 

Компания Rochem специализируется на технологии очистки компрессоров газовых турбин. Наш ассортимент химикатов Fyrewash специально разработан для удаления загрязнений, присутствующих в компрессорах.

 

Мы также разрабатываем и поставляем оборудование, которое, как правило, можно модернизировать. Распыленная вода и моющее средство (при необходимости) распыляются непосредственно в компрессор, эффективно удаляя загрязнения и восстанавливая чистоту, эффективность и производительность системы.

 

Сообщение написано Martin Howarth

Обширные знания в области машиностроения и электротехники, а также практический опыт работы с газовыми турбинами составляют основу его работы в Rochem.

SGT-400 | Промышленная газовая турбина | Газовые турбины | Производитель

Технологии SGT-400 — это простая и надежная двухвальная газовая турбина, подходящая как для производства электроэнергии, так и для механического привода.

Изделие работает в диапазоне мощности 10–15 МВт и может использоваться во всех климатических условиях, как на суше, так и на море. Технологический скачок вперед, когда он дебютировал 20 лет назад, SGT-400 продолжает оставаться лидером в эксплуатационной и топливной гибкости, низком уровне выбросов и общей эффективности. Усовершенствования роторов и лопастей в сочетании с местной поддержкой и увеличением времени между капитальными ремонтами на 33 % обеспечивают высокую доступность и низкие затраты в течение жизненного цикла. Недавние усовершенствования, такие как кольцевая конструкция с одноступенчатым сгоранием, означают, что SGT-400 может сжигать широкий спектр топливных композиций и эффективно работать при любых нагрузках. Он может соответствовать строгим стандартам выбросов при нагрузке до 30 % и может работать на двух видах топлива.

У вас есть вопросы о наших продуктах, решениях и услугах?

Связаться с нами

—        Увеличены интервалы обслуживания тракта горячего газа до 32 000 часов вместо 24 000 часов.

—        64 000 часов до первого капитального ремонта вместо 48 000 часов.

Большая команда обученных техников и инженеров по выездному обслуживанию, круглосуточная служба поддержки и удаленный мониторинг упрощают владение и эксплуатацию SGT-400 на протяжении всего его жизненного цикла.

Благодаря технологии управления может сжигать различные виды топлива и качества, включая жидкое топливо и газы с высоким содержанием инертных материалов. Двигатель, оснащенный горелками ДЛЭ, способен сжигать до 10 об.% водорода (H ₂ ). Оснащенный диффузионными горелками с постоянным выбросом NOx, он может сжигать до 65 об.% водорода (H ₂ ).

Способность эффективно работать в более широком диапазоне мощностей – от 10 до 15 МВт.

Интеллектуальная автоматическая регулировка распределения топлива во время запуска и во время работы для компенсации изменения нагрузки, окружающей среды и состава топлива для минимизации выбросов.

Компактные размеры, ремонтопригодность на месте или за его пределами, высокая надежность. Может использоваться в качестве прямого привода компрессоров или насосов, а также для производства электроэнергии. Использование на суше на нефтяных месторождениях или нефтеперерабатывающих заводах, а также на морских платформах и судах FPSO

Применение с простым или комбинированным циклом и комбинированное использование тепла и электроэнергии (ТЭЦ).

Оригинальная конструкция до мозга костей

Двухвальная конструкция SGT-400 проста, но надежна. Он оснащен двухопорным ротором газогенератора с 11-ступенчатым трансзвуковым компрессором с осевым потоком и двухступенчатой ​​турбиной с консольным компрессором. Свободная силовая турбина SGT-400 также имеет прочную двухступенчатую консольную конструкцию.

Усовершенствования роторов и лопастей расширили доступность турбины, которая позволяет развивать выходную скорость до 10 000 об/мин (12 075 об/мин для конфигурации 11 МВт). Роторы размещены в прочных корпусах, разделенных по горизонтали и вертикали, что позволяет проводить техническое обслуживание на месте по мере необходимости. В компрессоре используются регулируемые направляющие лопатки, обеспечивающие надежную работу и оптимальную производительность в различных условиях эксплуатации. Также в качестве опции предлагаются лезвия с высоким содержанием хрома для высококоррозионных сред.

Газовая турбина оснащена системой сгорания DLE для достижения низкого уровня выбросов NO _x как при использовании газообразного, так и жидкого топлива. Канально-кольцевая одноступенчатая камера сгорания может сжигать различные виды топлива и качества, включая жидкое топливо или газ непосредственно из скважин. Усовершенствованные элементы управления обеспечивают настоящую возможность работы на двух видах топлива с плавным переключением между типами топлива без потери производительности.

Вырезанная часть основного двигателя SGT-400

Основной двигатель SGT-400

Агрегаты SGT-400

Компактные газотурбинные агрегаты SGT-400 как для производства электроэнергии, так и для механического привода спроектированы таким образом, чтобы их было легко транспортировать, устанавливать и обслуживать. Они оснащены проверенными на заводе модулями и отличаются высоким соотношением мощности и веса. Комплекты состоят из газовой турбины, редуктора (при необходимости), ведомого агрегата и всех гидравлических модулей, прошедших заводские испытания, смонтированных на основании.

Прошедшие заводские испытания и сертифицированные модули жидкостной системы являются общими для всех агрегатов газовых турбин SGT-400 и поставляются полностью подключенными к системам управления:

·       Модуль автоматического слива

·        Модуль газового топлива

·        Модуль смазочного масла

·        Модуль жидкого топлива (дополнительно)

Энергетический комплекс SGT-400

Комплект SGT-400 для производства электроэнергии подходит для простого цикла, комбинированного цикла и когенерации. Его высокая паропроизводительность, компактность, прочность и надежность, а также простота обслуживания делают его идеальным выбором для многих применений.

Комплект механического привода SGT-400

Блок механического привода очень компактен, занимает мало места и имеет высокое отношение мощности к весу.

Подходит для морских нефтегазовых установок

Размер и мощность делают SGT-400 идеальной газовой турбиной для морских и наземных установок. Например, его можно использовать для:

·        Производство электроэнергии на морских нефтяных платформах и плавучих плавучих платформах

·        Привод для насосов, например, для нагнетания воды при добыче нефти, при переработке сырой нефти и при транспортировке продуктов нефтепереработки по трубопроводам

·        Привод для компрессоров для закачки газа, повышения давления в трубопроводах и при переработке природного газа

Компания «Сименс» поставила два энергоблока SGT-400 для питания системы закачки воды на судне FPSO «Cidade de Itajai», которое работает на месторождениях Тиро и Сидон в южной части бассейна Сантос у побережья Бразилии.

Комплексное локальное обслуживание для минимизации времени простоя

Специалисты «Сименс» обеспечивают локальную поддержку на месте и удаленный мониторинг для оптимизации производительности турбины и снижения затрат в течение жизненного цикла. Наш комплексный портфель услуг включает в себя долгосрочные программы (LTP), капитальный ремонт, выездное обслуживание, запасные части, сервисный обмен, удаленную диагностику, а также модернизацию и обновление. Техническое обслуживание основного двигателя может выполняться на месте или за его пределами.

СЕЛД-400 Функции обслуживания:

· Легкий обмен двигателя Easy Core. кожухи разделены вертикально для облегчения доступа к оборудованию для сжигания

 

Осевое крепление лезвия

Лопасти ротора первой ступени можно снимать в осевом направлении для быстрой и легкой замены на месте, что повышает эксплуатационную готовность.

Простое обслуживание камеры сгорания

Модули горелок легко доступны для обслуживания, что сводит к минимуму время простоя и увеличивает доступность.

Порты бороскопа

Несколько отверстий для бороскопа позволяют визуально осматривать внутреннюю часть двигателя без разборки. Инспекции с помощью бороскопа предотвращают ненужные простои.

Широкий диапазон Воббе

SGT-400 может сжигать широкий спектр газов, в том числе газообразное топливо, качество которого не подходит для трубопроводов, а также дистиллятное жидкое топливо. Он охватывает диапазон топлива Воббе от приблизительно 50 МДж/м ³ до 17,5 МДж/м ³ , который включает топливо, доступное на заводах по сжижению природного газа, устьевой газ и минимально обработанный слабый устьевой газ, коксовый газ, биогаз из этаноловой промышленности. отходы или свалочный газ, например. Двигатель имеет водород (H ₂ ) производительность до 10 об.% (с горелками ДЛЭ) или до 65% (с диффузионными горелками с постоянным выбросом NOx).

SGT-400 предлагает настоящую возможность двухтопливного DLE с автоматическим переключением с основного на вторичное топливо при любой нагрузке.

Надежное сгорание с высокой топливной гибкостью

Для обеспечения высокой топливной гибкости в SGT-400 используется прочная кольцевая система сгорания с шестью трубчатыми камерами с обратным потоком и высокоэнергетическим воспламенителем в каждой камере сгорания.

Чистая, гибкая работа

Камера сгорания DLE SGT-400 сжигает большое разнообразие газообразных и жидких видов топлива и отличается чистым сгоранием с низким уровнем выбросов.

Низкий уровень выбросов в прочной промышленной конструкции

Проверенная на практике надежная камера сгорания DLE обеспечивает чистое сгорание с низким уровнем выбросов в широком рабочем диапазоне.

В SGT-400 используются шесть противоточных трубчатых камер сгорания вокруг корпуса высокого давления. Каждая горелка имеет собственный источник воспламенения и может работать только на газе, только на жидкости или на двух видах топлива. Топливо контролируется как запальной, так и основной горелкой, а система управления обеспечивает плавное автоматическое переключение во всем диапазоне мощности.

Благодаря системе сгорания DLE турбина соответствует нормам выбросов даже при более низких рабочих нагрузках до 30 %.

NO _x выбросы: ≤ 15 ppmvd (с поправкой на 15% O ₂ сухой)

Чистое сгорание для строгого соблюдения требований по выбросам

Система сгорания SGT-400 DLE соответствует самым строгим нормам NO _x и нормам по выбросам CO.

Бедная предварительная смесь воздуха и топлива для ограничения NOx

Поскольку выбросы NO _x экспоненциально увеличиваются с повышением температуры, очень важно обеспечить хорошее смешивание воздуха и топлива. В системе сгорания Siemens DLE используется предварительно приготовленная смесь топливовоздушной смеси с несколькими точками впрыска топлива для достижения низкого уровня выбросов в широком диапазоне нагрузок.

Рабочие характеристики для производства электроэнергии в простом цикле

*Другие виды топлива по запросу

**Выбросы NOₓ при 15 % O₂ на топливном газе (с DLE)

Рабочие характеристики для механического привода

*Другие виды топлива по запросу

**Выбросы NOₓ при 15% O₂ в топливном газе (с DLE)

Габаритные размеры и вес

Размеры не включают корпус входного фильтра и выхлопную трубу.