Компактная, мощная одновальная турбина Frame 5 MS5001Р на длительную безремонтную эксплуатацию в сложных условиях. Простота и оперативность технического обслуживания обеспечивается продуманной конструкцией, модульной сборкой главных конструктивных узлов ГТУ.
Модель этой газовой турбины – идеальное решение для промышленного производства электроэнергии, где требуются низкие эксплуатационные расходы, надежность и экономия топлива. Низкие инвестиционные затраты гарантируют устройство экономически привлекательной промышленной или производственной, коммунальной инженерной системы энергообеспечения для генерации пиковых нагрузок.
Frame 5 MS5001P эффективна и экономична для систем когенерации, так как обеспечивает рациональное использование топлива. Типичные области применения – промышленные установки для когенерации электроэнергии и технологического пара, системы централизованного теплоснабжения.
Основные конструктивные особенности ГТУ Frame 5 MS5001P
Если в энергетике есть культовые модели газовых турбин (ГТ), то это Frame MS5001P от компании GE, которая выдержала испытание временем. Это первая установка данной серии, двигатели Frame 5 производятся и по сей день, хотя их аналоги от других брендов имеют более высокие номинальные характеристики.
Эта газовая турбина демпфирует риски на прерывистых возобновляемых источниках энергии, продлевает сроки эксплуатации двигателей. Номинальный 8–10-минутным запуск Frame 5 удовлетворяет требованиям сетевых организаций к быстрому запуску, с запасом времени. Хотя номинальные мощности и эффективность относительно низки по сегодняшним меркам, но этот недостаток компенсируется способностью работать на дешевом газе и/или мазуте в течение нескольких часов.
МS5001 — одновальная версия серии Frame 5, состоит из следующих конструктивных узлов:
- 17-ступенчатый осевой компрессор, используемый в моделях N, P и PA;
- многоканальная система сгорания DLN1 с возможностью работы на двух видах топлива для STD/LHE;
- архитектура привода горячего конца одновальной турбины – двухступенчатая турбина с не охлаждаемыми лопатками.
Frame 5 надежен, относительно прост в эксплуатации, обслуживании и ремонте. Это оптимальное решение для коммунальных служб и предприятий, системы которых подвергаются рискам без установки пиковых устройств и двигателей с автоматическим запуском. Может использоваться как для механического, так и для генераторного привода.
Последовательность модернизации MS5001 Р — модели от A до P
Принципиальная конструкция блока этой газовой турбины была разработана в 1957 году. По сравнению с базовой моделью MS5001A в ГТУ MS5001P были внесены существенные изменения в конструкцию. Первоначальный пакет повышения производительности был разработан для моделей от L до P, предназначен для повышения эффективности и производительности, а также увеличения интервалов между плановым техническим обслуживанием.
Пакет деталей для повышения производительности MS5001 для модели P:
- переходники с плавающим уплотнением;
- вкладыши камеры сгорания с покрытием TBC и защитной пластиной
- перекрестные трубчатые муфты Crossfire;
- 2 лопасти первой ступени;
- литой сегмент лопасти 2-й ступени;
- закрытая головка ковша 2-й ступени и модернизированное колесо турбины 2-й ступени;
- выхлопной диффузор из нержавеющей стали (только для высоких температур окружающей среды).
Значительная экономия топлива достигается за счет повышения теплоотдачи, до 9%. Модернизация обеспечивает увеличение интервалов между плановым техническим обслуживанием. В качестве профилактических осмотров для горячего газа пробег увеличен до 48 000 часов, а также значительное сокращение плановых отключений и связанных с этим эксплуатационных затрат.
Модернизация позволила увеличить производительность и параметры теплоотдачи на 31,1% и 9,1% соответственно.
Чтобы определить оптимальную программу повышения скорости ГТУ для каждой комплектации отдельной инженерной системы, необходимо провести тщательный анализ всех доступных обновлений и рассмотреть возможности устанавливаемого нагрузочного оборудования.
Базовый компрессор MS5001 был модернизирован за счет добавления нулевой ступени для увеличения воздушного потока примерно на 28% и производительности на 36%. Предыдущие модели 5001 от A до M и более поздние модели 5001R могут быть модернизированы до конструкции компрессора 5001 N/P путем добавления улучшений производительности и надежности для газовых турбин большой мощности.
17-ступенчатый компрессор MS5001N/P с высоким расходом воздуха имеет ограниченный диапазон скорости – от 90% до 105%, от 5100 об/мин.
Таким образом, в этой модификации происходит незначительная потеря гибкости диапазона скоростей при существенном увеличении расхода воздуха/производительности.
Повышение производительности на 36% при номинальных условиях 5100 об/мин возможно только с повышением производительности компрессора.
Увеличение скорости MS5001 до 5355 об/мин (FP4E) позволило удовлетворить требования по превышению скорости на 5%, которые необходимы большинству систем с механическим приводом для оптимизации рабочего процесса.
Чтобы воспользоваться преимуществами различных передовых технологических программ повышения скорости, доступных для этих агрегатов, необходимо управлять нагрузочным компрессором на более высокой скорости.
Был проведен тщательный механический и динамический анализ конструкции ротора MS5001 (как 16-ступенчатый MS5001R, так и 17-ступенчатый MS5001P), в результате которого было принято решение использовать блоки MS5001 на скорости до 5355 об/мин (105% от 5100 об/мин). На сегодняшний день механические приводы 16MS5001 были модернизированы для работы на скорости до 5355 об/мин. Существует довольно незначительная критическая скорость изгиба ротора примерно при 5400 об/мин, поэтому работа при 5355 об/мин не соответствует требованиям API.
Этот успешный опыт привел к тому, что агрегаты с приводом генератора могут работать со скоростью 5355 об / мин. Поскольку все блоки генераторного привода MS5001 имеют нагрузочные шестерни, это увеличение мощности требует замены нагрузочной шестерни или замены всех вращающихся внутренних частей.
Поскольку турбина будет работать с тем же крутящим моментом на более высокой скорости, выходная мощность увеличится до 3% при более высокой температуре окружающей среды. Воздушный поток отличается высокими показателями при низких температурах окружающей среды, что делает эффективность компрессора/турбины близкой к оптимальным параметрам. Более высокий воздушный поток, связанный с увеличением скорости, приводит к повышению эффективности.
Переходники FR1Q имеют следующие улучшения:
- материал Hastalloy-X заменен на оригинальный 309SS, он обеспечивает отличную устойчивость к высоким температурам;
- сопротивление износу и растрескиванию повышено за счет плавающей конструкции внутреннего уплотнения, увеличения радиуса углов на кормовой раме;
- новое расположение крепления цилиндра – задний кронштейн уменьшает растрескивание в районе крепления, увеличивает жесткость установленного переходника.
Также была выполнена модернизация выхлопной рамы и диффузора (FS1W). Обшивка выхлопной рамы и диффузора материалом устойчивым к высоким температурам, позволило достичь высокого предела эксплуатационных температур (1050 F).
В модели MS5001 Р ласточкин хвост ковша 2-й ступени расположен на меньшем радиусе, на большем расстоянии от пути движения горячего газа.
Эксплуатационные преимущества
ГТУ MS5001Р обеспечивает возможность увеличения производительности, снижение выбросов NOx и CO, увеличение эффективности, интервалов проверки, улучшенную надежность, а также измененный поток и температуру отработанного воздуха.
К основным преимуществам данной модели можно отнести:
- надежность в качестве основного двигателя;
- длительный безремонтный рабочий ресурс;
- простоту и экономичность обслуживания и ремонта;
- повышенную топливную гибкость без влияния на работоспособность, целостность камеры сгорания;
- компактная конструкция оперативно устанавливается, проста в обслуживании
- простая конструкция для промышленных площадок;
- низкий коэффициент давления, низкая температура горения, низкая скорость;
- простая камера сгорания, 2 неохлаждаемые ступени, прочный корпус;
- недорогие детали для ремонта и модернизации по сравнению с более поздними моделями от данного производителя.
Компания DMEnergy выполнит полный спектр работ по техобслуживанию, сервису, ремонту, модернизации, монтажу, пуску и наладке различных моделей газовых турбин GE и других брендов. Всегда в наличии полный ассортимент сертифицированных оригинальных деталей, комплектующих.
