Типы газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом и их характеристики

Газотурбинные агрегаты, как отмечалось выше, подразделяются на: стационарные, авиационные и судовые [11].

К стационарным газотурбинным установкам, специально сконструированных для использования на газопроводах, следует отнести установки: ГТ-700-5, ГТК-5, ГТ-750-6 ГТ-6-750, ГТН-6, ГТК-10-2-4, ГТН-25 мощностью от 4 МВт до 25 МВт;

К авиоприводным газотурбинным установкам относятся ГПА, где приводом нагнетателя является газовая турбина авиационного типа, специально реконструированная для использования на магистральных газопроводах. В настоящее время на газопроводах эксплуатируются установки типа ГПА-Ц-6,3, ГПА-Ц-6,3/76 и ГПА Ц-6,3/125 с двигателем НК-12СТ, выпускаемые Самарским моторостроительным объединением и Сумским машиностроительным объединением. Сумским машиностроительным объединением осуществляется сборка агрегата типа ГПА-Ц-16 с двигателем НК-16СТ.

К авиоприводным агрегатам относятся и установки импортного производства типа «Коберpа –182» с двигателем Эйвон 1534-1016 фирмы «Ролл-Ройс» (Великобритания») и «Центавр» фирмы «Солар» (США).

К судовым газотурбинным агрегатам следует отнести установки типа ГПУ-10 «Волна» с двигателем ДР-59Л, выпускаемые Николаевским судостроительным заводом и ДТ-90 (Украина).

В общей сложности на газопроводах на конец 2001 г. эксплуатировалось свыше 3 тыс. ГТУ различных типов и схем с общей установленной мощностью свыше 36 млн. кВт, что составляет около 85% общей установленной мощности компрессорных станций ОАО «Газпром».

Паспортные характеристики и количество газотурбинных установок различных типов, используемых в настоящее время на газопроводах характеризуются данными табл. 5.1 [12].

Таблица 5.1.

Типы газотурбинных установок, используемых на газопроводах

Анализ данных табл. 5.1 показывает, что ряд мощностей ГТУ, используемых на магистральных газопроводах ОАО «Газпром» изменяется в диапазоне от 2 до 25 мВт. Паспортный КПД, используемых агрегатов, изменяется в диапазоне 24-35 %, причем численное значение КПД агрегата обычно увеличивается с ростом его мощности.

Анализ опыта использования газотурбинных установок на магистральных газопроводах показывает, что в период развития и становления единой системы газоснабжения (ЕСГ) России, на газопроводах используется свыше двадцати различных типов этого вида привода центробежных нагнетателей, изготовленные различными заводами-изготовителями газовых турбин, что невольно приводило к рассогласованию в технологических, термодинамических и газодинамических показателях используемых установок.

В частности, это привело к тому, что среди эксплуатируемых газоперекачивающих агрегатов различной мощности, созданных в период 70-80 годов, частота вращения вала «силовая турбина – центробежный нагнетатель» изменяется в диапазоне 3700-8200 об/мин., нет единого подхода к обоснованию числа ступеней в силовых турбинах и центробежных нагнетателей исходя, например, из их нагруженности.

Все это в определенной степени свидетельствует о том, что в настоящее время ОАО «Газпром» при переходе от металлосберегающей технологии, что имело место в начальный период создания ЕСГ, к энергосберегающей, не имеет «своего» - основного типа газотурбинного энергопривода, в полной мере отвечающим требованиям энергосберегающей технологии транспорта газа. Получивший в свое время наибольшее распространение на газопроводах агрегат типа ГТК-10 в настоящее время требует реконструкции, хотя бы в части обоснования использования параметров регенеративного цикла установки и оценки использования на газопроводах подобных агрегатов в целом.

Стремление эксплуатационного персонала КС уменьшить расходы энергии на нужды перекачки газа приводят в целом ряде случаев к модернизации и реконструкции уже установленных агрегатов с целью улучшения их экономических показателей. Сюда прежде всего следует отнести перевод без регенеративных установок типа ГТН-25И и ГТН-10И для работы по регенеративному циклу, создание установок парогазового цикла типа «Бутек» на установках типа ГТА-Ц-6,3 и т.п.

В последние годы развитие энергосберегающих технологий газа при транспорте газа по газопроводам вновь привлекает внимание к обоснованию использования регенеративных ГТУ на газопроводах, сопоставлению без регенеративных и регенеративных агрегатов, возможности использования и других теплотехнических мероприятий, способствующих снижению энергозатрат на транспорт газа по газопроводам.

У каждого из указанных типов привода компрессорных станций имеются свои достоинства и недостатки, потенциальные возможности и ограничения по дальнейшему развитию.

К существенным преимуществам ГПА с газотурбинным типом привода следует отнести прежде всего высокую удельную мощность на единицу массы, возможность регулирования подачей технологического газа за счет изменения частоты вращения силовой турбины ГТУ, возможность использования перекачиваемого газа в качестве топлива, относительно малый расход воды и масла сравнительно, например с поршневыми двигателями внутреннего сгорания, непосредственное вращательное движение и полная уравновешенность, что исключает необходимость в использовании мощных фундаментов, реальные возможности дальнейшего улучшения основных показателей ГТУ и, прежде всего, ее КПД.

К недостаткам большинства эксплуатируемых газотурбинных установок на газопроводах следует отнести относительно низкий их эффективный КПД и высокий уровень шума, особенно в районе воздухозаборной камеры ГТУ. Следует однако отметить, что газотурбинную установку на газопроводах необходимо рассматривать как агрегат, практически вырабатывающий два вида энергии: механическую на валу нагнетателя и тепловую в форме тепла отходящих газов, которую можно и нужно эффективно использовать для отопления служебных помещений КС в осенне-зимний период их эксплуатации и для других целей теплофикации.

В настоящее время заводы-изготовители ГПА с газотурбинным приводом осваивают производство газовых турбин нового поколения мощностью 6-25 мВт с КПД на уровне 32-36%. К таким агрегатам в первую очередь следует отнести ГПА типа ГТН-25-1, ГПА-Ц-6,3 с двигателем НК-14, ГПА-Ц-16 с двигателями АЛ-31, НК-38СТ и др. (табл. 5.2) [8].

Таблица 5.2

Показатели перспективных газотурбинных установок нового поколения

Рассмотрение данных табл. 5.2 показывает, что и на ближайшую перспективу основными типами газотурбинного энергопривода на газопроводах останутся стационарные, судовые и авиационные агрегаты, причем последние будут использоваться все в большем и большем количестве.