X

Газовая турбина GE LM6000

Газовая турбина GE LM6000

Общие сведения и основные характеристики турбины GE LM6000

General Electric LM6000 – двухвальная газовая турбина, разработанная на базе авиационного двигателя CF6-80C2 (также производства General Electric). Этот турбореактивный двигатель впервые был запущен в эксплуатацию в 1985 году и по сегодняшний день широко используется в широкофюзеляжных авиалайнерах. Компания GE использовала успешный опыт эксплуатации, насчитывающий более 30 миллионов летных часов с 99,88% надежности, чтобы создать LM6000.

Оба двигателя имеют схожую конструкцию. Турбина низкого давления, компрессор высокого давления, турбина высокого давления и камера сгорания практически идентичны. Проверенные элементы, изготавливаемые в больших объемах способствуют низкой начальной стоимостью и высокой операционной эффективности GE LM6000.

Установка GE LM6000

Дополнения и изменения были призваны сделать установку более подходящей для корабельных энергетических установок, производства электроэнергии и применения для выработки электроэнергии на море. К отличиям между двигателем и турбиной относятся расширение турбинной секции для преобразования тяги в мощность на валу, опоры и стойки для крепления на стальной или бетонной палубе и модернизированные элементы управления для генерации электроэнергии. Используя преимущество двигателя CF6-80C2 – скорость 3600 об/мин – в LM6000PC нагрузка прикладывается напрямую к валу турбины низкого давления. LM6000PG работает при 3900 об/мин, но большим плюсом является дополнительная мощность при тех же размерах установки. В обеих моделях применяются недорогие, проверенные в эксплуатации детали.

 

 

Турбина представляет собой уникальную двухскоростную систему низкого и высокого давления. Назначение установки: производство энергии (электроэнергия, тепло и электроэнергия).

Электроэффективность составляет 41% (простой цикл). Удельный расход топлива около 200 г/кВт·час. Вес GE LM6000 приблизительно 8 тонн, что почти вдвое меньше, чем вес других больших турбин на базе авиационных двигателей. Выпускаются турбины LM6000 в исполнениях с частотой 50 или 60 Гц. Размеры установки (PC/PG): длина 4,91 м, ширина 2,159 м. Доступна в моделях: LM6000PC, LM6000PG; LM6000PF.

Турбина GE LM6000PC Турбина GE LM6000PG Турбина GE LM6000PF
LM6000PC LM6000PG LM6000PF
 
Сравнение основных показателей моделей General Electric LM6000
Параметр Единицы измерения
LM6000PC
LM6000PG
LM6000PF
Выходная мощность кВт
42428
52403
47500
Удельный расход тепла кДж/кВтч
8564
8660
8649
Массовый расход потока отработавших газов кг/с
124
141
133
Температура отработавших газов °C
456
449
446

 

Применение

Уже более 1100 установок General Electric LM6000 поставлено или эксплуатируется в промышленном секторе, в качестве привода электрогенераторов для производства электроэнергии и механического привода блоков компрессоров для сжиженного природного газа (СПГ). Примеры применения турбины GE LM6000: военные корабли; плавучие системы нефтедобычи, хранения и выгрузки; танкеры для перевозки СПГ; больницы; аэропорты; заводы целлюлозно-бумажной, цементной, горной промышленности.

 

 

 

Экологический аспект

GE LM6000 является первой газовой турбиной на базе авиационного двигателя, которая расширила выбор топлива за пределы традиционных ископаемых видов, и в настоящее время имеет доказанную способность работать на одном из самых чистых форм биотоплива, этаноле из бразильского сахарного тростника.

Инициатива использования этанола исходит из общей заинтересованности GE Energy и Petrobras в демонстрации возможностей и преимуществ этого биотоплива. Во время работы на этаноле из бразильского сахарного тростника вместо дизеля № 2, LM6000-PC может генерировать эквивалентную мощность при одновременном снижении выбросов NOx, C02, S02 и уменьшении потребления воды, применяемой для разбавления выбросов. Экологические преимущества за 4000 часов работы включают:

  1. Снижение выбросов углекислого газа (С02) приблизительно на 6% или 6500 метрических тонн. Это равносильно годовому объему выбросов C02 свыше 1800 автомобилей на бразильских дорогах.
  2. Снижение потребления воды (используемой в качестве разбавителя в процессе сгорания) приблизительно на 20 миллионов литров. Это эквивалентно количеству воды, используемой 72000 человек в Сан-Паулу за день.
  3. Снижение выбросов диоксида серы (S02) примерно на 73 тонн.
  4. Снижение выбросов закиси азота (N02) на 3% или 3,3 тонны.

Преимущества

ГТЭ General Electric LM6000

  • Эффективное, гибкое решение для изменяющихся промышленных нужд.
  • Быстрый старт с разгоном до полной мощности за менее чем пять минут – даже в режиме неполной нагрузки.
  • Разработаны для экономически эффективного цикла работы.
  • Модульная конфигурация, небольшой вес для облегчения транспортировки, монтажа и обслуживания на месте.
  • Оптимизированная производительность в жаркие дни с помощью системы с SPRINT®, которая впрыскивает мелкораспыленную воду для охлаждения воздуха в компрессоре.
  • Прочная конструкция с самыми высокими в отрасли показателями надежности (> 99,8%) и доступности компонентов (> 98,4%).
  • Проверенные простой и комбинированный циклы работы.
  • Каждая турбина полностью тестируется на заводе перед поставкой.

Турбины GE LM6000 PC/PG:

  • Достигает максимальной мощности менее чем за 10 минут, запуск происходит не более чем за 5 минут.
  • Уровень выбросов 25 частей на миллион.
  • Проверенная система SAC обеспечивает возможность сжигания различных видов топлива (керосин, пропан, коксовый газ, этанол и СПГ) с использованием впрыска воды для снижения токсичности отработавших газов.

Турбины GE LM6000 PF/PF+:

  • Комбинированный цикл с эффективностью более 56%.
  • Способность нарастания мощности 50 МВт/мин.
  • Технология DLE с уровнем выбросов 15 частей на миллион.

 

Конструкция турбины GE LM6000

Турбина GE LM6000 состоит из четырех секций: оборудование низкого давления (внешние секции) – пятиступенчатая турбина, пятиступенчатый компрессор; оборудования высокого давления (расположенное между внешними секциями) – двухступенчатая турбина, четырнадцатиступенчатый компрессор. Также турбина включает камеру сгорания; радиальный ввод; 30 топливных форсунок и двойных запальников; бороскопические порты для диагностического исследования; приводное устройство для системы запуска, масляные и отсасывающие насосы; соединительные элементы и защитные устройства.

Чертеж газовой турбины GE LM6000

Модульная конструкция турбины LM6000 была разработана специалистами General Electric для обеспечения максимальной ремонтопригодности и минимального времени простоя при выполнении операций по обслуживанию и замене деталей.

Некоторые версии General Electric LM6000 оборудованы системой DLE (Dry Low Emission), предназначенной для подавления выбросов сухим способом.

Типы двигателей турбины GE LM6000:

  • SAC (Single Annular Combustor), стандартная версия (LM6000PA, LM6000PC, LM6000PG);
  • DLE (LM6000PB, LM6000PD, LM6000PF, LM6000PH).

Основные компоненты турбины GE LM6000

Чертеж газовой турбины GE LM6000

  • Основной редуктор
    Передаточное отношение 1,209:1.
  • Электрический генератор
    Бесщеточная система возбуждения; воздушное охлаждение; обмотка статора с изоляцией класса F.
  • Корпус энергоблока
    Предназначен для защиты от атмосферных осадков и поглощения шума (в среднем до 85 дБ).
  • Система впуска воздуха
    Высокоэффективное комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ) многоступенчатой конструкции; система шумопоглошения; опорная конструкция, лестницы и платформы.
  • Система выпуска отработавших газов
    Осевой выхлоп, соединительный фланец.
  • Сетчатый экран
    Играет роль защиты турбины от инородных тел. Материал экрана – нержавеющая сталь.
  • Опорная рама
    Конструкция опорной рамы обладает высокой жёсткостью и прочностью.
  • Топливная система
    Природный газ; впрыск воды для NOx, жидкое/жидкое и газообразное топливо.
  • Системы синтетического и минерального смазочного масла.
  • Гидравлическая система запуска
    Включает резервуар объемом 151 литр, гидронасос с электроприводом, охладитель, фильтры, гидромотор, систему контроля.
  • Соединения трубопроводов
  • Противопожарная система (ППС)
    ППС включает датчики, сопла, трубопроводы, модуль баллонов с углекислым газом, а также устройства для питания ППС.
  • Система управления установкой
    Распространенная комплектация: система управления подачей топлива, регулятор напряжения, контроллер (Woodward Micronet Plus), система мониторинга важных показателей, счетчики, датчики, измерительные приборы, устройства релейной защиты генератора, автоматического регулирования возбуждения, человеко-машинный интерфейс.
  • Система очищения компрессора
    Система промывки проточной части компрессора в рабочем и нерабочем режиме.

Турбинный цикл

Схема газовой турбины GE LM6000

  1. Входной направляющий аппарат
  2. Фланец привода
  3. Пятиступенчатый компрессор низкого давления
  4. Обходной воздухосборник
  5. Четырнадцатиступенчатый компрессор высокого давления
  6. Камера сгорания
  7. Двухступенчатая турбина высокого давления
  8. Пятиступенчатая турбина низкого давления
  9. Трубопровод для подачи топлива к форсункам
  10. Вспомогательный редуктор

 

 

Турбинный цикл включает в себя следующие этапы:

  • Отфильтрованный воздух поступает в приемный конус и проходит через направляющие лопатки к компрессору низкого давления (КНД)
  • КНД сжимает воздух с соотношением 2,4:1
  • Воздух выходит из КНД через переднюю раму и обходной воздухосборник к компрессору высокого давления (КВД)
  • Воздух поступает в КВД через входной направляющий аппарат
  • КВД сжимает воздух с соотношением 12:1
  • 30 (SAC) или 75 (DLE) топливных форсунок смешивают воздух и топливо
  • Воздушно-топливная смесь воспламеняется в кольцевой камере сгорания
  • Горячие газообразные продукты сгорания расширяются в турбине высокого давления (ТВД), приводя в действие КВД
  • Далее горячие газообразные продукты сгорания расширяются в турбине низкого давления (ТНД), приводя в действие КНД и нагрузку
  • Фланцевый конец вала КНД приводит в действие генератор с электрической нагрузкой
  • Выхлопные газы выходят из двигателя/установки через выпускной фланец

Компания DMEnergy предлагает поставку всех необходимых новых или восстановленных запчастей, OEM частей, а также услуги по обслуживанию и ремонту турбин GE LM6000.