Модель SGT5-4000F (50 Гц) – мощная, надежная газовая турбина, показывающая отличную производительность в простом цикле – 385 МВт и высокий КПД в комбинированном цикле – 62%.
Простота обслуживания модульной конструкции приводит к коротким простоям, гарантируя, что ГТУ достигнет максимальной эксплуатационной готовности в сжатые сроки.
Инновационные внутренние каналы для охлаждающего воздуха обеспечивают надежную долгосрочную работу, возможность быстрого запуска. Изменение конструкции гидравлического зазора (HCO) снижает потери в зазоре, что увеличивает эффективность работы ГТУ, сводит к минимуму износ, механические, вибрационные, температурные нагрузки при запуске и остановке.
Конструкция ГТУ SGT5-4000F
Основные конструктивные узлы SGT5-4000F:
- 15-ступенчатый осевой компрессор;
- кольцевая система сгорания;
- 4-ступенчатая турбина с воздушным охлаждением.
Ротор с самоцентрирующимися, выравнивающими дисками, с насечками Хирта, центральной тягой – гарантия простой и быстрой сборки, технического обслуживания, ремонта, балансировки и замены деталей на месте. Модернизированные внутренние каналы для потока охлаждающего воздуха обеспечивают снижение нагрузки на основные конструктивные узлы ГТУ, обеспечивают длительный срок безремонтной эксплуатации.
Основной двигатель SGT5-4000F
Направляющие лопатки с изменяемым углом наклона плюс две ступени быстродействующих направляющих лопаток с переменным шагом (VGV) повышают эффективность работы при частичной нагрузке и оптимизируют производительность в широком диапазоне условий эксплуатации.
Встроенные клапаны обеспечивают контролируемую подачу охлаждающего воздуха.
Технические характеристики ГТУ в простом цикле
- полная мощность 329 — 385 МВт
- топливо – природный газ, СПГ, кислые газы, дистиллятное масло, H₂, биодизель, керосин, топливо для реактивных двигателей, конденсат, нефть;
- 50 Гц
- эффективность – 41% — 41,5%;
- расход тепла – 8780 — 8675 кДж/кВтч;
- скорость турбины – 3000 об/мин;
- соотношение давления 20,1 к 1, 21,0 к 1
- расход выхлопных газов – 724 – 800 кг/с;
- температура выхлопа – 599 — 619°С ;
- выбросы NOₓ:
- ≤ 15 ppmvd при 15% O₂ на топливном газе (без впрыска воды для контроля NOₓ);
- ≤ 25 ppmvd при 15% O₂ на жидком топливе (с впрыском воды для контроля NOₓ);
- ≤ 58 ppmvd при 15% O₂ на жидком топливе (без впрыска воды для контроля NOₓ).
Компания Siemens усовершенствовала SGT5-4000F, обеспечив более высокую эффективность компонентов за счет лучшей аэродинамики компрессора и турбины, а также более высокой производительности газовой турбины.
Конструктивные особенности модернизированной ГТУ SGT5-4000F
Модернизация включает слегка измененную конструкцию лопаток и лопастей компрессора на ступенях 1 и 2, а также направляющих лопаток на входе для увеличения массового расхода.
Лопасти турбины 4-го ряда также были переставлены в шахматном порядке, чтобы уменьшить аэродинамические потери при увеличении массового расхода.
Модернизация материала керамических теплозащитных экранов (CHS) позволила снизить стоимость обслуживания.
Рабочие параметры были скорректированы так, чтобы оставаться в режиме предварительного смешивания при диапазоне изменения ниже 50% базовой нагрузки, оставаясь при этом в пределах требуемых пределов выбросов.
Система оптимизации гидравлического зазора (HCO) регулирует зазоры между концами лопаток турбины для повышения мощности и эффективности. Аэродинамические характеристики первых двух ступеней компрессора и входного направляющего аппарата были изменены для увеличения массового расхода на входе компрессора и, следовательно, повышения эффективности.
Геометрия аэродинамического профиля была адаптирована к существующему каналу потока и прорезям в дисках ротора. Лопасть последней ступени также была смещена на 1,5 дюйма, что было достигнуто простым изменением литья путем поворота существующего аэродинамического профиля на существующую корневую часть лопасти.
Затянутые радиальные зазоры
Узкие радиальные зазоры как в компрессоре, так и в турбинной секции являются ключом к повышению эффективности компонентов. Во время работы радиальные зазоры должны быть небольшими, чтобы избежать контакта между вращающимися и неподвижными частями. Компания Siemens сбалансировала поведение компонентов корпуса и ротора при прогреве и охлаждении.
Ротор, который обычно имеет более медленную тепловую реакцию, может быстро нагреваться и охлаждаться внутренними вторичными воздушными потоками. Конический путь потока в корпусе турбины обеспечивает дополнительный контроль зазора за счет сочетания осевого и радиального расширения. Ротор можно смещать против направления потока, уменьшая радиальные зазоры над концами лопаток турбины.
SGT5-4000F обеспечивает хороший тепловой баланс, позволяющий использовать узкие зазоры. Когда двигатель полностью прогрет при базовой нагрузке, зазоры больше, чем необходимо, потому что они выбраны для горячего перезапуска (наиболее критический режим работы). Зазоры также должны быть достаточно большими для учета овализации корпуса во время нагрева. Устранение этих эффектов позволяет уменьшить зазоры турбины после полного прогрева двигателя.
Эксплуатационные преимущества ГТУ SGT5-4000F
ГТУ SGT5-4000F отличается производительностью, экономичностью, надежностью, длительными интервалами между сервисными осмотрами, продуманной конструкцией.
Возможность быстрого запуска
Оптимизирована возможность быстрого холодного запуска и горячего перезапуска благодаря следующим изменениям конструкции:
- легкий, жесткий ротор с внутренними каналами для охлаждающего воздуха;
- усовершенствованная кольцевая система сгорания;
- активное управление зазором с оптимизацией гидравлического зазора (HCO).
SGT5-4000F достигает базовой нагрузки комбинированного цикла в течение 30 минут при горячем пуске.
Установка внешнего воздухоохладителя ротора не требуется, что упрощает интеграцию ГТУ в существующие промышленные и производственные циклы выработки электроэнергии.
Модернизация конструкции лопаток
Конструкция лопаток двигателя основана на проверенных материалах, заимствованных из аэродинамических технологий. Первые три ступени турбины имеют термобарьерное покрытие.
В результате повышен срок безремонтной работы, следовательно, и эксплуатационные затраты.
Работа на разных видах топлива
SGT5-4000F может работать на двух видах топлива и допускает работу с топливом в широком диапазоне. При изменении индекса топливного газа более чем на ±15 % необходима регулировка топливной горелки.
Система сгорания SGT5-4000F может работать с различными составами топлива, например, природный газ с высоким содержанием водорода (до 30 об. %), пропан, этилен и бутан, а также инертные газы (N2, CO2, He, Ar и др.). Кроме того, система сгорания SGT5-4000F успешно работает на топливе с более высоким содержанием примесей, таких как сероводород (H2S) до 4000 частей на миллион. Топливная система может быстро переключаться между топливным газом и мазутом и наоборот.
Увеличение выходной мощности
Влажное сжатие (WetC) увеличивает выходную мощность за счет впрыска воды на вход газовой турбины. Эту дополнительную функцию SGT5-4000F выгодно использовать для машин с пиковой нагрузкой.
WetC повышает производительность турбины за счет снижения температуры на входе в компрессор и увеличения массового расхода через турбину. Избыточные капли тумана испаряются в компрессоре и создают дополнительный эффект промежуточного охлаждения.
Вариант системы чиллера
Чиллер представляет собой теплообменник, который охлаждает всасываемый компрессором воздух для повышения производительности газовой турбины при базовой нагрузке. Система может снизить температуру на входе компрессора намного ниже точки росы окружающей среды.
Система охлаждения оптимальна для засушливых регионов, где нежелательно высокое потребление воды другими вариантами охлаждения приточного воздуха.
Вариант испарительного охлаждения
Система снижает температуру на входе в компрессор за счет увлажнения, повышает относительную влажность и увеличивает массовый расход воздуха, что приводит к повышению выходной мощности и эффективности турбины.
Испарительное охлаждение – оптимальный выбор для работы в сухой и жаркой среде.
Высокая паропроизводительность
Обладая высокой паропроизводительностью, SGT5-4000F отлично подходит для когенерации или комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), например, для:
- опреснения морской воды;
- технологического пара;
- районного отопления.
Для установок комбинированного цикла с ТЭЦ рекомендуется использовать конденсационную паровую турбину или паровую турбину с противодавлением, с отбором пара или без него.
DMEnergy – профильная компания по обслуживанию, ремонту, проектированию и монтажу газовых турбин европейского и американского производства. Опыт работы, квалифицированный персонал, наличие необходимого оборудования, поставка оригинальных сертифицированных деталей и комплектующих гарантируют длительный безремонтный ресурс, качественную модернизацию ГТУ в соответствии с установленными стандартами и отраслевыми регламентами.
