26.07.2022 Российская газета
В соответствии с научно-технической политикой крупнейшего газового концерна страны — ПАО «Газпром» в области газоперекачивающей техники, одно из направлений деятельности предприятий НПК «Пермские моторы» — АО «ОДК-Авиадвигатель» и АО «ОДК-ПМ» (входят в Объединенную двигателестроительную корпорацию Ростеха) — для обеспечения потребности заказчика в современном высокоэффективном оборудовании — это совершенствование экологических характеристик газотурбинных установок.
О том, как проводится эта работа, рассказывают заместитель генерального конструктора — главный конструктор приводных ГТУ для ГПА и объектов их применения АО «ОДК-Авиадвигатель», директор программы ГТУ для ГПА АО «ОДК-Пермские моторы» Максим Снитко и начальник отделения газотурбинных установок для ГПА и объектов их применения АО «ОДК-Авиадвигатель» Павел Морозов.
В ноябре 2021 года на компрессорной станции «Чайковская» ООО «Газпром трансгаз Чайковский» были успешно завершены приемочные испытания ГТУ-16ПМ мощностью 16 мегаватт с одномодульной малоэмиссионной камерой сгорания (МЭКС). Газотурбинная установка с МЭКС подтвердила все заявленные разработчиком характеристики и рекомендована к серийному производству. К сожалению, МЭКС данной конструкции нельзя применить в составе наиболее мощных и экономичных двигателей в линейке ГТУ на базе ПС-90А мощностью 25 мегаватт в связи с более высокими параметрами термодинамического цикла.
Создание МЭКС для ГТУ мощностью 25 мегаватт ведется в «ОДК-Авиадвигатель» с 2013 года. Специалисты пермского КБ пересмотрели основы, заложенные в МЭКС для ГТУ-16ПМ. В результате был осуществлен переход от конструкции МЭКС с одномодульным фронтовым устройством, устанавливаемым на каждой жаровой трубе, к конструкции с многомодульным фронтовым устройством.
Выполнен большой объем расчетных, конструкторских, экспериментальных работ по созданию и доводке прототипа МЭКС, определивший ее конструктивный облик и позволивший в 2020 году выйти на подписание с ПАО «Газпром» решения «О порядке внедрения ГТУ-25П с МЭКС в составе ГПА, проведении приемо-сдаточных, предварительных, приемочных испытаний и дальнейшей эксплуатации на объектах ПАО «Газпром».
Для проведения эксплуатационных и ресурсных испытаний головного образца ГТУ-25ПМ с МЭКС был определен газоперекачивающий агрегат ГПА-25Р-ПС на КС «Игринская» «Газпром трансгаз Чайковский» — давнего и надежного партнера предприятий научно-производственного комплекса «Пермские моторы».
Для внедрения ГТУ с МЭКС в газоперекачивающий агрегат специалисты «ОДК-Авиадвигатель» разработали комплект конструкторской документации, в том числе технические условия на опытно-промышленную партию двигателей, технические условия на доработку ГПА, руководство по технической эксплуатации, комплект программ и методик проведения испытаний и определения характеристик двигателя. Все программы и методики прошли техническую экспертизу в ООО «Газпром ВНИИГАЗ» и согласованы с ПАО «Газпром».
Особенностью ввода в эксплуатацию головного образца ГТУ-25ПМ с малоэмиссионной камерой сгорания стал тот факт, что ее внедрение выполнено в конструкцию уже эксплуатируемого серийного двигателя ПС-90ГП-25, имевшего к тому моменту наработку свыше 35 тысяч часов.
Доработку двигателя под МЭКС выполнили специалисты КБ после того, как двигатель прошел капитальный ремонт на серийном заводе-изготовителе «ОДК-ПМ». Она заключалась в замене узла серийной камеры сгорания на узел МЭКС, модернизации соплового аппарата первой ступени турбины газогенератора, трубопроводных коммуникаций, электропроводки и теплозащитных экранов.
Двигатель ПС-90ГП-25ПМ с МЭКС. Фото: «ОДК-Пермские моторы»
После дооборудования под МЭКС газогенератор двигателя в декабре 2021 года прошел заводские приемо-сдаточные испытания на стенде «ОДК-Авиадвигатель». По заключению «Газпром ВНИИГАЗ», в ходе испытаний подтвердилось соответствие основных параметров двигателя и уровня эмиссии вредных веществ требованиям технических условий — это содержание оксидов азота NOx не более 50 милиграммов на кубический метр и содержание оксида углерода СО не более 100 милиграммов на кубометр.
Двигатель ПС-90ГП-25ПМ с МЭКС рекомендован к проведению предварительных и приемочных испытаний в составе ГПА на компрессорной станции и отгружен на объект эксплуатации.
На сегодня на КС «Игринская» уже завершена доработка ГПА в части внедрения систем, обеспечивающих работу ГТУ с МЭКС, проведены подготовительные пусконаладочные работы и предварительные испытания в соответствии с комплектом программ и методик, включая эксплуатационные 72-часовые испытания при работе в режиме «Магистраль». По результатам предварительных испытаний подтверждено соответствие основных параметров двигателя и уровня эмиссии вредных веществ требованиям технических условий.
Сейчас идут длительные испытания для подтверждения эксплуатационной надежности двигателя, а также приемочные испытания, в ходе которых будет повторно подтверждено соответствие техническим условиям теплотехнических, эмиссионных и других характеристик двигателя и газоперекачивающего агрегата. Успешное проведение длительных и приемочных испытаний позволит начать серийное производство ГТУ-25ПМ на базе двигателя ПС-90ГП-25ПМ.
Газотурбинную установку мощностью 25 мегаватт с МЭКС можно будет использовать на вновь вводимых объектах заказчиков, а также для модернизации при очередном ремонте работающих в настоящее время серийных ГТУ-25П с двигателями ПС-90ГП-25П.
Справка
ГТУ-25П создана на базе газогенератора авиадвигателя ПС-90А, который поднимает в небо современные российские самолеты типа Ил-96, Ту-204, Ту-214. Установки номинальной мощностью 25 МВт используются в составе ГПА нового поколения, для модернизации существующего газоперекачивающего оборудования, а также для газотурбинных электростанций. ГТУ-25П признана самым эффективным российским приводом. Серийно выпускается АО «ОДК-Пермские моторы» с 2004 года. На сегодняшний день на объектах транспорта газа работают 124 установки суммарной мощностью 3 100 МВт, их общая наработка превысила 1,5 миллиона часов.
Прогресс технологий транспортировки природного газа — увеличение давления до 14,7 МПа и расстояния между КС — обусловливает дальнейшее увеличение единичной мощности применяемой газокомпрессорной техники. Это означает, что потребность в пермских ГТУ мощностью 25 МВт не только сохранится, но и возрастет.
С 2008 года пермские моторостроители производят газотурбинные энергоустановки ГТЭ-25П и ГТЭ-25ПА, которые используются как приводы электрогенераторов газотурбинных электростанций ГТЭС-25П/ПА. Основными потребителями энергетического оборудования стали предприятия ПАО «ЛУКОЙЛ». Сегодня 26 ГТЭ суммарной мощностью 659 МВт отработали более 800 тысяч часов, вырабатывая электроэнергию и тепло для потребителей.