Температура перед турбиной соответствуетуровню 1100 °С. Турбинная часть имеет четыреступени, охлаждение осуществляется возду-хом, забираемым из проточной части компрес-сора. Выход продуктов сгорания из турбины –осевой. Масса газовой турбины, составляющаяменее 200 тонн, обеспечивает гибкость привыборе варианта транспортировки до местаэксплуатации. Установка газовой турбиныSGT5-2000E на транспортер в условиях заводаСТГТ показана на фото.

В состав ГТУ SGT5-2000E входят различныевспомогательные системы: n генератор с воздушным охлаждением;n система возбуждения (СВ);n тиристорное пусковое устройство (ТПУ);n трансформаторы СВ и ТПУ;n комплексное воздухоочистительное устрой-

ство (КВОУ), выхлопной диффузор;n базовый модуль, куда входит маслосистема

и блок топливного газа;n модуль жидкого топлива;n центр управления мощностью (ЦУМ), куда

входит электротехническое оборудование,стойка генераторных защит, шкафы СВ иТПУ, системы управления и др.;

n система пожаротушения со стойкой балло-нов с СО2, трубопроводы ГТУ, система про-мывки компрессора;

n шумозащитные кожухи (стенки) для газовойтурбины, промвала, генератора и камер сго-рания. Компоновка ГТУ SGT5-2000E представлена

на рис. 1.Часть вспомогательных систем имеет фикси-

рованное положение, а часть может быть рас-положена в соответствии с требованиями тех-нической спецификации заказчика (рис. 2).Оборудование, расположенное в ЦУМ, можетразмещаться на блочном щите управления.При наличии такого требования КВОУ можетбыть с односторонним или трехсторонним под-водом воздуха, с удлиненным горизонтальнымучастком и т.д.

Типовые технические показатели ГТУ SGT5-2000E последней версии в различных вариан-тах применения представлены в табл.Зависимости электрической мощности, элек-трического КПД, температуры продуктов сгорания за ГТУ и расхода продуктов сгора-ния SGT5-2000E от температуры наружноговоздуха при работе в составе парогазовойустановки показаны на рис. 3.

Для увеличения мощности ГТУ в летниепериоды с высокой температурой наружноговоздуха могут применяться системы влажногосжатия или испарительного охлаждения воз-духа, устанавливаемые в КВОУ опционально.

Это может быть реализовано как для новогопроекта, так и для существующего – в рамкахмодернизации.

Техническое обслуживаниеТехническое обслуживание ГТУ осуществ-

ляется на месте установки (ТЭС, ГРЭС).Наработка между инспекциями частей горяче-го тракта (межсервисный интервал) стандарт-но составляет 25 тысяч эквивалентных часовэксплуатации. Интервалы между инспекциями

61www.turbine�diesel.ruсентябрь�октябрь 2018/ Турбины и ДизелиТурбины и Дизели /сентябрь�октябрь 2018

Газотурбинныеустановки

60 www.turbine�diesel.ru

Компания «Сименс Технологии ГазовыхТурбин» (СТГТ) занимается продажей,изготовлением, монтажом, пусконалад-

кой, обслуживанием и модернизацией газотур-бинных установок SGT5-2000E в России истранах СНГ.

ГТУ SGT5-2000E (предыдущее названиеV94.2) была впервые представлена на мировомрынке в 1981 году и с тех пор постоянно совер-шенствовалась в части технико-экономическихпоказателей (существует девять версий этойтурбины). На 2018 год изготовлено более450 газотурбинных установок SGT5-2000E.

Отличительными особенностями ГТУявляются подтвержденные технические пока-затели, высокая надежность, маневренность,низкий уровень выбросов вредных веществ,низкая удельная стоимость и низкая стоимостьтехнического обслуживания, достигнутый уро-вень локализации.

В 2017–2018 гг. компания «Сименс» подпи-сала два контракта, в соответствии с которымидве ГТУ в двухтопливной конфигурациипоставлены на Грозненскую ТЭС для работы впростом цикле и две установки, использующие

в качестве топлива сингаз / природный газ,будут поставлены на Нижнекамскую ТЭЦ дляработы в составе ПГУ (2ГТУ+1ПТУ).

Технические характеристики ГТУГазовая турбина SGT5-2000E является одно-

вальной, с двухопорным ротором. Осевой ком-прессор состоит из 16 ступеней с регулируемы-ми лопатками входного направляющего аппа-рата. Степень сжатия в компрессоре состав-ляет 12,8. Топливо сжигается в выносныхкамерах сгорания, расположенных вертикаль-но, симметрично по обе стороны ГТУ.

Преимуществом выносных камер сгоранияявляются небольшие потери давления в них,возможность применения оптимальной защит-ной плитки, небольшая неравномерность тем-ператур продуктов сгорания перед турбиной,отсутствие повреждения турбины при неис-правности горелок, гибкость в использованиитоплива. Одно из преимуществ – раздельнаятранспортировка газовой турбины и камер сго-рания. Нужно отметить также простоту досту-па для осмотра и ремонта внутренних элемен-тов камеры сгорания.

Газотурбинная установка SGT5-2000E

Д. М. Михайлов, А. Н. Гармидер – ООО «Сименс Технологии Газовых Турбин»

мощностью 187 МВт для программы ДПМ-2

In briefSGT5-2000E gas turbine

plant rated at 187 MW for Capacity supply

agreement-2.ООО Siemens Gas Turbine

Technologies is engaged in

the sale, manufacturing,

assembling, commissioning,

maintenance and upgrad-

ing of SGT5-2000E gas tur-

bine plants if Russia and

CIS countries. SGT5-2000E

gas turbine plant (former

V94.2) was introduced to

the market for the first time

in 1981 and since that time

was being continuously

upgraded in regard to tech-

nical and economic perfor-

mance. There are nine ver-

sions of SGT5-2000E gas

turbine. At present more

than 450 SGT5-2000E gas

turbine plants were manu-

factured and supplied to

the customers. SGT5-2000E

core engine has a horizon-

tally split casing and two

silo-type combustion

chambers, equipped with

individually replaceable

ceramic tiles.

Рис. 1. Компоненты ГТУ SGT5-2000E:

1 – КВОУ; 2 – газовая турбина; 3 – генератор; 4 – выхлопной диффузор; 5 – ЦУМ;

6 – трансформаторы СВ и ТПУ; 7 – базовый модуль; 8 – модуль жидкого топлива

Отгрузка газовой турбиныSGT5-2000E с завода СТГТ

ООО «Сименс Технологии Газовых Турбин» (СТГТ) – совместноепредприятие Siemens AG (65 %) и ПАО «Силовые машины» (35 %).Предприятие основано в 2011 году для локального изготовления,поставки, ввода в эксплуатацию, обслуживания и модернизацииГТУ мощностью более 60 МВт, а также ПТУ в комплектнойпоставке с ГТУ.

Производственный комплекс по изготовлению газовых турбин,сервисный центр по восстановлению лопаток и удаленный монито-ринговый центр для диагностики технического состояния ГТУ рас-полагаются в Ленинградской области (промзона Горелово). Такжеимеется офис в Москве.

За семь лет существования СТГТ реализовало проекты попоставке, вводу в эксплуатацию, модернизации и обслуживаниюГТУ SGT5-2000E, SGT5-4000F и SGT5-4000F в одновальной ПГУ.Непосредственно на предприятии изготовлены десять газовыхтурбин SGT5-2000E, а также различные компоненты, например,ротор для SGT5-4000F для заказчиков в Российской Федерации и зарубежом.

Компания имеет портфель контрактов на поставку, обслужива-ние и модернизацию газовых турбин, а также на восстановлениелопаток. Проводится работа по локализации ГТУ для соответ-ствия требованиям российского рынка. Подробная информация по продукции СТГТ представлена на официальном сайте компанииwww.siemens.ru/gas-turbines

и условия проведения инспекций оптимизи-руются под требования каждого проекта. При увеличении межсервисного интервала с 25 до 50 MAC электрическая мощность иэлектрический КПД ГТУ снижаются до10 МВт и до 0,2 % (абс.) соответственно, приэтом индикативная стоимость обслуживаниятакже снижается.

Стандартный ресурс газовой турбинысоставляет 120 000 эквивалентных часов(15 лет работы в базовом режиме). После этоготребуется проведение обследования с цельюпродления ресурса. Техобслуживание ГТУSGT5-2000E выполняется специалистами сер-висной службы СТГТ, с использованиемлокального склада запчастей и сервисногоцентра по восстановлению лопаток турбины(открыт в мае 2018 г.), а также данных центраудаленного мониторинга. Такой комплексныйподход обеспечивает оптимальную скоростьреагирования на экстренные запросы со сторо-ны заказчиков.

Развивается кооперация с российскими ком-паниями при проведении технического обслу-живания как по субподрядной схеме, так и подоговорам подряда с головными сервиснымислужбами генерирующих компаний.

ЛокализацияГазотурбинная установка SGT5-2000E по

конструктивным и техническим характеристи-кам оптимально подходит для локализации.СТГТ последовательно выполняет требованияМинпромторга в части локализации (ПП№719). В 2017 году достигнута степень лока-

63www.turbine�diesel.ruсентябрь�октябрь 2018/ Турбины и Дизели

Газотурбинные

Турбины и Дизели /сентябрь�октябрь 2018

Газотурбинныеустановки

62 www.turbine�diesel.ru

лизации газовой турбины 52 %. В 2018 годупланируется достичь степени локализацииболее 60 %, а в 2019 году – 70 %. Основнаяцель компании – это полная локализация газо-вой турбины, включая компоненты горячеготракта, на базе экономически обоснованногоколичества заказов.

Помимо непосредственно газовой турбины,продолжается плановая работа по локализациивспомогательных систем ГТУ. Уже сегоднямогут применяться в реализуемых проектахсистемы российского изготовления, такие какгенератор, КВОУ, выхлопной диффузор, систе-ма пожаротушения, кабели, трансформаторыСВ и ТПУ, трубопроводы, электрическиесистемы, шумозащитные кожухи, системазапального газа (при работе на жидком топли-ве), система промывки компрессора, тепловаяизоляция газовой турбины.

Участие в ДПМ-2Компания видит свое участие в программе

модернизации электростанций в соответствиис программой ДПМ-2, в первую очередь с ГТУSGT5-2000E. Реализация может быть выполне-на по двум вариантам, направленным на повы-шение эффективности использования топлива:а) работа на котел-утилизатор (КУ) одного-двух давлений для генерации пара в коллек-торы на станциях с поперечными связями; б) модернизация конденсационных блоков К-160, К-200, К-300 по парогазовой технологии.Рассмотрим эти варианты подробнее.

Работа на КУ для генерации пара двух дав-лений в станционные коллекторы на стан-

ции с поперечными связями (рис. 4). Зависи-мости параметров комбинированного цикла в составе ГТУ SGT5-2000E и КУ двух давленийпри работе на станционные коллекторы (140 ата,550 °С и 6 ата) от температуры наружного воз-духа представлены на рис. 5.

Расход топлива на дожигание уменьшаетсяили исключается со снижением в проекте тре-буемой температуры пара. Каждый проектнужно рассматривать отдельно, так как естьразличные возможности для оптимизациихарактеристик.

Модернизация конденсационных блоков К-200, К-300 по парогазовой технологии. ГТУSGT5-2000E в составе ПГУ-550 (2+1) мощ-ностью 550 МВт хорошо вписывается в суще-ствующие машзалы с паросиловыми установ-ками К-200, К-300.

На рис. 6 представлен пример замещениятрех блоков К-200 двумя ГТУ SGT5-2000E

450470

–40

590

Расх

од п

роду

ктов

сго

рани

я, к

г/с

Темп

ерат

ура

прод

укто

в сг

оран

и, °С

Температура наружного воздуха, °С

610630

490510530550570

650

480490

550560570

500510520530540

580

–30 –20 –10 0 2010 4030

Котел№1

ПТУ-1

Пар 140 ата, 550 °С

Пар 13 ата, 250 °С

Пар 1,2 ата

Пар 6 ата

…

…

Котел№n

Котел-утилизатор

с ДУ

ПТУ-m

SGT5-2000E

Рис. 3.

Типовые зависимости

показателей ГТУ,

работающей в составе ПГУ,

от температуры наружного

воздуха

Рис. 4. Схема работы

ГТУ SGT5-2000E на КУ

в составе станции

с поперечными связями

120130

–40

190

Элек

трич

еска

я мо

щно

сть,

МВт

Элек

трич

ески

й КП

Д, %

Температура наружного воздуха, °С

200210

140150160170180

220

33,033,5

36,537,037,5

34,034,535,035,536,0

38,0

–30 –20 –10 0 2010 4030

Показатели

Сопротивление на входе / выходе, мбар

Условия наружного воздуха:- температура, °С- давление, бар- относительная влажность, %

Межсервисный интервал между инспекциямичастей горячего тракта*, тыс. экв. ч

Топливо

Температура топливного газа, °С

Давление топливного газа, бар (изб.)

Степень сжатия в компрессоре

Электрическая мощность ГТУ, МВт

Электрический КПД ГТУ, %

Расход продуктов сгорания, кг/с

Температура продуктов сгорания, °С

Выбросы NOх (15 % О2), не более, мг/м3

Содержание О2 в продуктах сгорания, %

Продолжительность стандартного пуска / быстрого пуска, мин

Стандартная скорость изменения нагрузки,МВт/мин

Быстрая скорость изменения нагрузки,МВт/мин

Стандартная величина ступенчатого нагруже-ния при работе на изолированную нагрузку /изолированный район, где требуется поддер-жание частоты и мощности, %

ГТУ (ISO)

0 / 0

+151,013

60

187

36,2

558

536

ГТУ в составеПГУ (1+1) с КУдвух давлений

9 / 35

181,0

35,4

554

543

Табл. Типовые технические показатели ГТУ SGT5-2000E последней версии в различных вариантах применения

ГТУ в составе ГТУ-ТЭС

9 / 8

+151,013

60

25 (25 MAC)

Метан (СН4 = 100 %)

15

22,5

12,8

183,4

35,9

554

539

50

13,5

20 / 17

11 (опция: 15)

15 (опция: 30)

До 10 % и выше (зависит от условий работы

в изолированной сети)

* При снижении номинальной мощности ГТУ SGT5-2000E межсервисныйинтервал может быть расширен вплоть до 50 тыс. эквивалентных часов(50 MAC)

Рис. 2. Компоновка ГТУ SGT5-2000E с типовыми размерами

Газовая турбина SGT5-2000E

65www.turbine�diesel.ruсентябрь�октябрь 2018/ Турбины и ДизелиТурбины и Дизели /сентябрь�октябрь 201864 www.turbine�diesel.ru

мощности 10…15 % для возможной модер-низации газовой турбины в будущем. Ноесли заказчик стремится сохранить СВМ, непредполагая в дальнейшем значительно уве-личивать мощность ГТУ, а фокус будущихмодернизаций будет направлен только наповышение КПД ГТУ (ПГУ), то генераторможет быть оптимизирован по цене;

n наличие в ООО «СТГТ» высококвалифици-рованной команды российских специалистовпо ГТУ (газовая турбина, САУ ГТУ, электри-ческая часть, механические системы), чтопозволяет проводить адаптацию ГТУ на всехстадиях ее жизненного цикла под требова-ния российских заказчиков и надзорныхорганов;

n приспособленность для работы в различныхклиматических условиях (в т.ч. в условияхКрайнего Севера), при сейсмичности пло-щадки строительства до 9 баллов (по шкалеMSK-64) включительно, соответствующихтребованиях энергосистемы (в т.ч. работа наизолированную сеть);

n гибкость в использовании топлива (природ-ный газ, жидкое топливо, сингаз, коксовыйгаз и др.);

n газовая турбина и вспомогательное оборудо-вание просты в монтаже, пусконаладке иэксплуатации; понятная концепция необхо-димых приспособлений для монтажа иобслуживания;

n работы по шефмонтажу, шефналадке и тех-ническому облуживанию выполняютсясилами российских специалистов;

n существующий опыт по вводу в эксплуата-цию газовых турбин данного типа у россий-ских заказчиков и субподрядчиков позво-ляет планировать реальные сроки проведе-

ния работ: монтаж, пусконаладку, сервис(отсутствие «подводных камней»);

n высокая скорость и гибкость реагированияна запросы заказчиков;

n стандартное требуемое давление топливногогаза перед ГТУ составляет 22,5 бар (изб.),что в некоторых случаях позволяет избе-жать применения ДКС. В случае ее примене-ния расход электроэнергии на компримиро-вание природного газа будет в меньшей сте-пени влиять на показатели нетто, чтонеобходимо учитывать при коммерческойоценке проектов;

n достигнутый уровень локализации, целевоерешение СТГТ по соответствию требова-ниям ПП №719.

По совокупности перечисленных преиму-ществ ГТУ SGT5-2000E можно использо-вать при модернизации тепловых станций(с поперечными связями, на базе конденса-ционных паросиловых блоков типа К-160, К-200, К-300 и др.) по парогазовой техноло-гии в рамках программы ДПМ-2.

с новой паротурбинной установкой. При этомсохраняется схема выдачи мощности (СВМ).Что касается паротурбинной установки –можно модернизировать существующую ПТУдля работы в составе ПГУ, а можно установитьновую ПТУ на старый фундамент, с заменойгенератора (с водородным охлаждением нагенератор с воздушным охлаждением).

Показатели (брутто) ПГУ, выполненной посхеме (2ГТУ+1ПТУ), с установкой в машзалевместо трех блоков К-200, с двумя КУ двух дав-

лений без дожигания, в зависимости от темпе-ратуры наружного воздуха представлены нарис. 7. Новая ПТУ установлена на существую-щий фундамент К-200.

Тепловой баланс ПГУ (2+1) для темпе-ратуры наружного воздуха +15 °С с деталь-ной информацией представлен на рис. 8.Электрическая мощность ПГУ (брутто) состав-ляет 548 МВт, электрический КПД (брутто) –53,57 %.

Аналогичный подход может использоватьсяи в случае замены двух блоков К-300 на ПГУ-550 (2+1). Площади для установки ПГУ-550будет достаточно и в этом случае.

При модернизации конденсационных блоковК-200, К-300 в ПГУ-550 более интереснымпредставляется вариант применения новойПТУ с новым генератором, а не модернизациясуществующей установки. Но каждый случайнеобходимо рассматривать индивидуально.

На этапе инициализации проекта СТГТ раз-рабатывает концепцию установки SGT5-2000Eприменительно к конкретной станции, выпол-няет оптимизацию схемы, расчеты тепловыхбалансов ГТУ/ПГУ при разных температурахнаружного воздуха и нагрузках.

Кроме того, компания предоставляет компо-новку ГТУ, делает предварительную коммер-ческую оценку проекта, привлекает поставщи-ков общестанционного вспомогательного обо-рудования для экспертных оценок. При необхо-димости проводится первичное обследованиеимеющегося станционного оборудования. Этоможет затем использоваться при предпроект-ных проработках различных вариантов, атакже для подготовки инвестиционного реше-ния в части заказа ТЭО проектными институ-тами и инженерными подразделениями заказ-чиков.

Преимущества ГТУSGT5-2000E обладает преимуществами,

которые позволяют реализовать проект с мак-симальной эффективностью для заказчиков.К ним относятся:n высокая надежность ГТУ, доказанная време-

нем эксплуатации;n рекордно низкая удельная стоимость обору-

дования и технического обслуживания;n индивидуальное проектирование под требо-

вания заказчика. Это относится к любомуоборудованию, которое входит в объемпоставки ГТУ. Например, согласно требова-ниям заказчика, выбор генератора дляSGT5-2000E осуществляется с запасом по

400–40

Элек

трич

еска

я мо

щно

сть,

МВт

Элек

трич

ески

й КП

Д, %

Температура наружного воздуха, °С

600

450

500

550

650

45

4746

55

–30 –20 –10 0 2010 4030

48495051

5352

54

Рис. 6. Пример установки двух ГТУ SGT5-2000E

с новой ПТУ на месте трех К-200

Рис. 7. Зависимость

электрической мощности

и КПД ПГУ от температуры

наружного воздуха

Рис. 8. Тепловой

баланс ПГУ (2+1)

для температуры

наружного воздуха +15 °С

0

50

–40

250

Расх

од п

ара,

т/ч

Температура наружного воздуха, °С

300

100

150

200

350

–30 –20 –10 0 2010 4030

Пар 140 ата, 550 °С

Пар 6 ата

0,00,1

–40

0,7

Дож

иган

ие, к

г/с

КИТ,

%

Температура наружного воздуха, °С

0,80,9

0,20,30,40,50,6

1,0

85

86

92

–30 –20 –10 0 2010 4030

87

88

89

90

91

Рис. 5. Влияние

температуры наружного

воздуха на расходы пара

от КУ двух давлений,

коэффициент использова-

ния теплоты топлива

и расход топливного газа

на дожигание

ГазотурбинныеГазотурбинныеустановки