Современное оборудование газоподготовки

Энергетическое машиностроение в России знает в своей истории несколько примеров создания современных стендов для заводских испытаний газотурбинных (ГТА) и газоперекачивающих (ГПА) агрегатов.

Основная цель таких испытаний - создание системы гарантий эффективной эксплуатации будущих энергетических и газотранспортных объектов.

Собственные испытательные стенды раскрывают перед производственными компаниями ряд конкурентных преимуществ.

Прежде всего - это соблюдение требований заказчиков о проведении индивидуальных и комплексных испытаний оборудования именно в заводских условиях.

Сегодня данный фактор становится обязательным критерием участия производителей в отборочных конкурсах.

Заводские испытания - есть первооснова достижения необходимой эксплуатационной надежности, особенно в труднодоступных и отдаленных районах, где работа ГТА или ГПА сопряжена зачастую с экстремальными климатическими условиями.

Современные испытательные стенды дают возможность комплексно испытывать энергетические и газоперекачивающие агрегаты широкого диапазона мощности с выходом на номинальные режимы их работы.

При этом контролируются практически все технические нормативы, заложенные в проекте.

Таким образом, испытания в заводских условиях гарантируют заказчику высокую степень надежности агрегата, его соответствие заявленным технико-экономическим характеристикам и проектным требованиям, а также значительно сокращают сроки монтажа и пусконаладки оборудования непосредственно на объекте строительства.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ГАЗОПОДГОТОВКИ ОТ КОМПАНИИ ЭНЕРГАЗ

В свою очередь, работоспособность самих испытательных стендов напрямую зависит от эффективности и надежности АСУ ТП, технологического и вспомогательного оборудования.

В полной мере это относится и к возможностям технологических систем, предназначенных для подготовки и подачи топливного газа в турбины испытуемых агрегатов.

Например, дожимные компрессорные станции от компании ЭНЕРГАЗ были изготовлены для действующих испытательных стендов по особым проектам - с учетом диапазона мощности и конструктивных особенностей испытуемых ГТА и ГПА.

В итоге, исходное газовое сырье подготавливается в качестве топливного газа в строгом соответствии с необходимыми параметрами по чистоте, давлению, температуре и расходу.

Здесь уместно подчеркнуть, что системы газоподготовки и газоснабжения «ЭНЕРГАЗ» (на фото ниже), выполненные на базе дожимных компрессорных станций (ДКС) и блочных пунктов подготовки газа (БППГ), многократно подтвердили свою надежность и эффективность при повседневной практической эксплуатации газотурбинного и газотранспортного оборудования.

С 2007 года ЭНЕРГАЗ поставил и ввел в действие 234 ДКС и БППГ (еще 33 готовятся к пуску).

В электроэнергетике они работают на 167 энергоблоках суммарной мощностью более 6 100 МВт, в нефтегазовой отрасли промышленности - подготавливают попутный нефтяной и природный газ на 43 месторождениях.

Всего в активе компании - 133 проекта.

Установки газоподготовки «ЭНЕРГАЗ» действуют совместно с энергоагрегатами ведущих отечественных и мировых производителей: «ОДК-Газовые турбины» и НПО «Сатурн», «ОДК-Пермские моторы» и «ОДК-Авиадвигатель», Казанское и Уфимское моторостроительные производственные объединения, «Невский завод», «Русские газовые турбины», «Силовые машины», Alstom, Turbomach, Centrax, Solar, Pratt&Whitney, Rolls-Royce, Kawasaki, Wartsila, Siemens, General Electric.

Рассмотрим возможности конкретных заводских стендов и технологических установок подготовки газа, предназначенных для проведения испытаний ГТА и ГПА.

ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД «ОДК - ГАЗОВЫЕ ТУРБИНЫ»

В 2014 г компания «ОДК-Газовые турбины» («ОДК-ГТ») ввела в промышленную эксплуатацию в г Рыбинске Ярославской области универсальный стенд контрольных заводских испытаний.

Это первый в России стенд для испытаний полнокомплектных наземных ГТА и ГПА широкого мощностного ряда.

Построен по контракту с Министерством промышленности и торговли РФ. Генеральный проектировщик - «Казанский Гипронииавиапром».

Практика применения газотурбинных электростанций и головных компрессорных станций последнего поколения выдвинула повышенные требования к технологическим параметрам ГТА и ГПА.

Поэтому универсальному испытательному стенду приданы функции одного из ключевых звеньев в системе объективного контроля качества и надежности оборудования под фирменной маркой «ОДК-ГТ».

Такие комплексные испытания открыли проектные возможности для исследований и разработок в энергетическом и газотранспортном машиностроении, расширили перспективы для долговременной партнерской кооперации в этой отрасли.

На качество изготовления и работоспособность проверяются как отдельные детали и узлы, так и агрегаты в целом.

Это газопоршневые энергоустановки мощностью 0,5…4,0 МВт, газотурбинные энергоблоки собственного производства мощностью до 25 МВт (ГТЭС-2,5; ГТА-6/8РМ; ГТА-10ГТ; ГТА-14; ГТА-16; ГТА-25), газоперекачивающие агрегаты (ГПА-4РМ; ГПА-6,3/8РМ; ГПА-16; ГПА-25).

Первым агрегатом, прошедшим испытания на стенде, стал ГТА-10ГТ мощностью 10 МВт.

Сжатие и подачу топливного газа в процессе испытаний всех типов ГТА и ГПА осуществляет дожимная компрессорная станция винтового типа, поставленная ЭНЕРГАЗом.

Газ с входного давления 1,2 МПа компримируется до 3,5…5 МПа. В зависимости от мощности испытуемого агрегата производительность ДКС варьируется от 8 до 16 тыс. м³/ч.

Регулирование производительности (расхода газа) осуществляется при помощи двухуровневой системы: 1^й уровень - байпасная линия, 2^й уровень - золотниковое регулирование.

Это позволяет максимально быстро и корректно реагировать на изменение режима работы сопряженного испытуемого агрегата или изменение параметров входного газопровода, обеспечивает при необходимости работу ДКС в режиме рециркуляции, снижает эксплуатационные расходы.

СТЕНД ИСПЫТАНИЙ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК «ПРОТОН-ПЕРМСКИЕ МОТОРЫ»

18 июля 2013 г в «Протон-Пермские моторы» пущен в эксплуатацию многоцелевой адаптивный стенд испытаний газотурбинных установок.

Это совместный проект «Протон-ПМ» и Пермского национального исследовательского политехнического университета.

Федеральная служба по интеллектуальной собственности подтвердила уникальность технологий, предложенных пермскими инженерами для испытаний ГТУ.

Стенд построен на полигоне предприятия как один из основных структурных элементов технополиса «Новый Звездный» в рамках инновационного направления «Энергетическое машиностроение».

Испытания ГТУ проводятся здесь в интересах конструкторских бюро, опытных производств и заводов, специализирующихся на изготовлении газотурбинных агрегатов.

Внедрение на стенде новых технических решений позволяет испытывать газотурбинное оборудование различных модификаций мощностью до 40 МВт.

Основу для объективного анализа надежности и работоспособности ГТУ создает система измерений, которая способна достоверно определить уникальное количество параметров как испытуемых установок, так и самого стенда.

По оценкам специалистов, потенциальный объем испытаний на этом стенде составляет до 150 газотурбинных установок в год.

Основными партнерами «Протона-ПМ» выступают здесь «ОДК-Пермские моторы» и «ОДК-Авиадвигатель».

Испытания газотурбинных агрегатов обеспечивает топливным газом дожимная компрессорная станция от компании ЭНЕРГАЗ.

Эта ДКС компримирует природный газ до давления на нагнетании в диапазоне 1,6…4,5 МПа и подает топливо в турбины ГТУ в объеме от 2 500 до 11 000 м³ в час.

Блочно-модульная ДКС расположена на отдельной площадке, во всепогодном звукопоглощающем укрытии, оборудована системами жизнеобеспечения и безопасности, работает в автоматическом режиме.

Система автоматизированного управления (САУ) поддерживает компрессорную станцию в рабочем состоянии, обеспечивая требуемые эксплуатационные параметры, в том числе параметры масла, газа, охлаждающей жидкости. САУ сопряжена с верхним уровнем АСУ ТП.

Отсек управления размещен внутри блок-модуля ДКС.

МОДЕРНИЗАЦИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДОВ ГАЗОВЫХ ТУРБИН «НЕВСКИЙ ЗАВОД»

«Невский завод» - старейшее промышленное предприятие Санкт-Петербурга, основанное в 1857 г.

Завод является разработчиком и производителем продукции энергетического машиностроения: промышленных газовых и паровых турбин, центробежных и осевых компрессоров и нагнетателей.

Сегодня это одно из ведущих энергомашиностроительных производств России.

Предприятие обеспечивает оборудованием объекты топливно-энергетического комплекса, металлургии, машиностроения, нефтехимии, газовой и нефтяной промышленности.

В 2007 г «Невский завод» вошел в состав «РЭП Холдинга».

Начался новый этап в развитии предприятия.

В 2008-2010 гг. здесь проведена глобальная реконструкция: построены новые производственные цеха, внедрены современные технологии, приобретены уникальные станки.

В 2016 г завершена модернизация стендов для испытаний газовых турбин мощностью 4…32 МВт.

В рамках этого проекта ЭНЕРГАЗ поставил и поэтапно ввел в эксплуатацию дожимную компрессорную станцию топливного газа.

В ходе стендовых проверок ДКС снабжает испытуемые турбины качественным топливом с требуемыми параметрами по чистоте, давлению, температуре и расходу.

Компрессорная станция номинальной производительностью до 11 000 м³/час компримирует газ до уровня рабочего давления 1,5…4,3 МПа.

ДКС (на фото ниже) размещается в собственном укрытии, оснащена системами регулирования производительности, автоматизированного управления, индивидуального маслообеспечения, газообнаружения, сигнализации, пожаротушения, рабочего и аварийного освещения, водяного обогрева, вентиляции.

Цикл работ по вводу ДКС топливного газа включал шефмонтаж, пусконаладку, индивидуальные испытания оборудования, обучение заводских специалистов и комплексное опробование компрессорной станции (в процессе стендового испытания газовой турбины мощностью 16 МВт).

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ «УМПО»

«Уфимское моторостроительное производственное объединение» - крупнейший разработчик и производитель авиационных двигателей в России. УМПО входит в состав «Объединенная двигателестроительная корпорация» (Госкорпорация Ростех).

Наряду с авиационными двигателями УМПО выпускает продукцию для газотранспортной отрасли и газотурбинной энергетики:

• газоперекачивающие агрегаты ГПА-16Р и ГПА-16-АЛ;
• газотурбинные установки для электростанций ГТЭ-18, ГТЭ-10/95 и ГТЭ-10/95БМ;
• газотурбинные приводы АЛ-31СТН для ГПА;
• газотурбинные приводы АЛ-31СТЭ для ГТЭ.

В ноябре 2012 г был введен в эксплуатацию испытательный стенд, построенный «Уфа-АвиаГаз» (дочернее предприятие УМПО).

Комплекс осуществляет эквивалентно-циклические испытания газотурбинных двигателей (ГТД) АЛ-31СТ, которые применяются в газоперекачивающих агрегатах и на электростанциях.

Уникальный по своим возможностям стенд УМПО позволяет испытывать отдельные агрегаты и узлы, а также всю конструкцию двигателя при значительно ускоренных циклических нагрузках в искусственно созданных экстремальных условиях (по сравнению с естественными условиями эксплуатации).

Известно, что одним из ключевых параметров турбинного привода является его ресурс, измеряемый в часах и циклах нагрузок.

Так, например, АЛ-31СТН - базовый двигатель в ГПА - по своему предназначению должен обладать повышенным ресурсом и высокой степенью надежности в различных условиях эксплуатации.

На стенде тщательно тестируются конструкции рабочих лопаток и опор турбин высокого давления, от работоспособности которых непосредственно зависит общий ресурс и надежность привода.

В рамках проводимой реконструкции стенд оснащается дожимной компрессорной установкой (ДКУ) для бесперебойного снабжения испытуемых ГТД топливным газом.

ДКУ, поставленная компанией ЭНЕРГАЗ, будет компримировать газ (до 2,8…3,2 МПа) и подавать его на газогенератор приводов в процессе их тестирования.

Оборудование (на фото ниже) разработано по специальному проекту, предназначено для работы в условиях высокой интенсивности запусков и остановов и разной продолжительности испытаний.

Производительность ДКУ составляет 6500 м³/ч.

Эффективный контроль, управление и безопасную эксплуатацию ДКУ обеспечивает система автоматизированного управления и регулирования (САУиР). САУиР представляет собой полнокомплектную двухуровневую систему, которая интегрирована в АСУ ТП испытательного стенда.

1^й уровень - отсек управления ДКУ, размещенный внутри компрессорной установки и отделенный от технологической части (машинного зала) газонепроницаемой огнестойкой перегородкой.

2^й уровень - пульт дистанционного управления (автоматизированное рабочее место - АРМ), расположенный в операторной объекта.

Поэтапный ввод в действие ДКУ и САУиР проведут инженеры Группы компаний ЭНЕРГАЗ.

УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ «ЭНЕРГАЗ»

ЭНЕРГАЗ поставляет не только комплектное оборудование - газовые и воздушные компрессорные станции, пункты подготовки топливного и попутного газа - но и отдельные системы и установки, используемые в газоподготовке и газоснабжении:

• системы фильтрации природного (топливного и пускового) газа;
• фильтры-скрубберы для очистки ПНГ;
• узлы коммерческого и технологического учета газа, расходомеры;
• установки газоохлаждения (воздушные и рефрижераторные);
• блоки осушки (температурные, аб- и адсорбционные);
• подогреватели газа (электрические или с промежуточным теплоносителем);
• системы редуцирования;
• блоки газораспределения, ресиверы, газовые коллекторы;
• сепараторы-пробкоуловители и системы сжижения газов;
• измерители температуры точки росы;
• анализаторы компонентного состава и теплотворной способности газа;
• трубопроводную обвязку и запорную арматуру;
• внутриплощадочные газопроводы.

Группа ЭНЕРГАЗ включает 3 предприятия - головную компанию «ЭНЕРГАЗ», инжиниринговую и производственную базу «БелгородЭНЕРГАЗ» (на фото ниже), сервисно-технический дивизион «СервисЭНЕРГАЗ» - и располагает многопрофильными отделами проектирования и строительства, службой логистики, мобильными инженерными группами, а также цехами по ремонту компрессорной техники и установок газоподготовки.

Это позволяет возводить объекты газоподготовки "под ключ", проводить модернизацию устаревшего и ремонт неисправного оборудования, осуществлять сервисное обслуживание. Накоплен значительный опыт работ на особо опасных и технически сложных объектах.

ЭНЕРГАЗ участвует в проектах любого масштаба и сложности, поставляет установки не только для объектов электроэнергетики и нефтегазового комплекса, но и для предприятий различных отраслей промышленности, где применяется газоиспользующее оборудование (газовые турбины, газопоршневые установки, котельные).

Примеры этому - участие компании в проектах строительства автономных центров энергоснабжения: ГТЭС «ФосАгро-Череповец», ПГЭС «Мордовцемент», ГТЭС «Минского КСИ», КЭУ Крымского содового завода, ГТЭС «ММП им. В.В.Чернышева», ГТУ Завода мебельных плит Kastamonu, ГТЭС Сенгилеевского цементного завода, ПГУ-ТЭС для газохимического комплекса «Ставролен», ГПЭС завода микроэлектроники «Ангстрем-Т».

ПРИЗНАНИЕ СПЕЦИАЛИСТОВ

По итогам 3-летней эксплуатации своего испытательного стенда, технические специалисты «Протон-Пермские моторы» направили в адрес «ЭНЕРГАЗ» благодарственное письмо, в котором отметили надежность компрессорной станции, устойчивое обеспечение параметров топливного газа, подаваемого на испытуемые ГТУ, в соответствии со стандартами работы газовых турбин.

В письме подтверждается высокая квалификация сотрудников ЭНЕРГАЗа, точное и своевременное выполнение условий договора при производстве, поставке ДКС, проведении шефмонтажных и пусконаладочных работ.

Выражается признательность за оперативный отклик сервисной службы на нештатные ситуации - как в гарантийный, так и послегарантийный период.

По завершению проекта модернизации собственных испытательных стендов, «Невский завод» также направил компании ЭНЕРГАЗ письмо, где отмечен профессионализм, проявленный на этапах производства и подготовки оборудования к вводу в действие.

Специалисты «Невского завода» подтвердили: ДКС обеспечивает все требования к качеству топливного газа, что позволяет проводить испытания турбин по графику и в установленные сроки.

Подчеркнуто, что на всех этапах сотрудничества работники ЭНЕРГАЗа проявили себя как опытная и надежная команда, быстро реагирующая на пожелания заказчика.

В заключение констатируем: широкое применение технологического оборудования комплексной газоподготовки и компримирования «ЭНЕРГАЗ» обязывает коллектив компании постоянно соответствовать растущим требованиям наших нынешних партнеров и будущих заказчиков.

И.В. Чернов, «ЭНЕРГАЗ»