Газотурбинные электростанции для нефтяных месторождений

 

Наименование	Размер	Температура воздуха, 0С
		- 40	- 15	0	15
Мощность на клеммах генератора	КВт	6887	6081	5592	5050
Расход выхлопных газов	кг/ч	89665	82773	80969	77007
Температура выхлопных газов	0С	463	475	484	488
Расход топлива**	м3/ч	2085	1858	1756	1632
КПД	%	31,98	30,68	30,81	29,94
Содержание NOx*	мг/нм3	не выше 82	не выше 50	не выше 50	не выше 50
Содержание CO*	мг/нм3	не выше 144	не выше 60	не выше 60	не выше 60

 

* при стабильном режиме работы ГТУ в диапазоне нагрузок 50% ... 100% от полной, на срезе выхлопного коллектора турбины, при сухом выхлопе, приведено к 15% O2.

** расчет выполнен для  топливного газа с низшей теплотворной  способностью QPH=37824.4 кДж/м3, g=0.6388 кг/м3, следующего состава: СН4=90,72%, С2Н4=3,05%, С3Н8=3,68%, С4Н10=1,49%, С5Н12=0,25%, СО2=0,81%, N2=1,72%.

 

Газовая турбина «SoloNOx Таурус-60S» фирмы Solar Turbines представляет собой автономную осевую одновальную турбину с сухим методом подавления NOx. Основной редуктор, включающий также коробку приводов вспомогательных систем, является отдельным узлом с закрытой муфтой, находящийся на переднем (всасывающем) конце турбины.

 

В состав турбины входит:

• узел редуктора с приводами вспомогательных систем; коллектор воздухозабора с компенсатором;
• 12-ступенчатый осевой компрессор с изменяемой геометрией входных направляющих лопаток и первых трех ступеней лопаток статора компрессора;
• кольцевая камера сгорания «SoloNOx» с 12 топливными форсунками;
• трехступенчатая турбина;
• выхлопной коллектор турбины.

 

Основной редуктор с коробкой приводов вспомогательных систем приводится в движение валом турбины. На этом узле установлены приводимые им главный масляный насос, устройство запуска турбины и другие механизмы.

Воздух поступает в воздухозаборник газовой турбины и сжимается осевым компрессором. Сжатый воздух подается в камеру сгорания постоянным потоком. Топливо впрыскивается в сжатый воздух в кольцевой камере сгорания. Горячие газы под давлением выходят из камеры сгорания и проходят через турбину, преобразуя энергию сгорания топлива в механическую энергию вращения выходного вала турбины.

Система сжигания предварительно обедненной горючей смеси «SoloNOx» уменьшает загрязнение окружающей среды за счет ограничения образования окислов азота (NOx) и окиси углерода (СО). Кроме того, параметры теплового цикла и аэродинамическая конструкция турбины подобраны таким образом, чтобы обеспечить ее максимальные характеристики в сочетании с надежностью в эксплуатации и большим сроком службы.

Выходной вал силовой турбины механически соединен с турбокомпрессором и турбиной, формируя «жесткую» и «одновальную» конфигурацию.

 

Типовые характеристики одновальной газовой турбины «SoloNOx Таурус-60S».

 

Компрессор

Тип	Осевой
Число ступеней	12
Степень сжатия	11.7:1
Расход (номинальный)	21.1 кг/с
Скорость вращения	14944 об/мин

Камера сгорания

Тип	Кольцевая с предварительным смешиванием обедненной смеси
Воспламенение	Горелка
Количество топливных форсунок	12

Турбина

Тип	Осевая
Количество ступеней	3
Скорость вращения: 50 Гц	14944 об/мин

Подшипники

Радиальные, скольжения	С плавающими колодками
Упорный	С постоянной конической шейкой

 

Редуктор

 

Понижающий редуктор спроектирован и изготовлен фирмой «Solar» на принципе планетарной эпициклической конструкции.

Редуктор снижает выходную скорость турбины с 14944 об/мин до требуемой рабочей скорости генератора и рассчитана на длинный режим работы при выходной скорости 1500 об/мин.

Основные характеристики редуктора:

• расчетная долговечность 100 000 часов с осмотрами через каждые 30 000 часов;
• объединенная конструкция с турбиной;
• непосредственное болтовое соединение с турбинной и общая с ней рама основания;
• датчик вибрации;
• коробка приводов вспомогательных систем для:
• масляного насоса;
• пускового устройства;
• топливного насоса высокого давления (для двухтопливных агрегатов).

 

Турбогенератор

 

Турбогенератор синхронный, самообдуваемый, открытого типа и бесщеточной системой возбуждения фирмы «Ideal».

Мощность ~ 4,8 МВт, напряжение – 6,3 кВ, СОS j = 0,8, скорость вращения ротора – 1500 об/мин, честота тока – 50 Гц, КПД – 97%.

К особенностям генератора относятся следующие:

• подшипники скольжения;
• соединение типа «звезда»;
• клеммная коробка;
• формованная обмотка статора;
• демпферная обмотка;
• успокоительная обмотка;
• балансировка ротора до скорости 125% от минимальной;
• нагреватели против конденсации;
• устойчивость к короткому замыканию в течение 10 сек;
• возможность перезагрузки по нормативу NEMA:
• ток 150% от номинальной в течение 1 мин;
• 110% в течение 2 часов.

Система смазки общая с турбиной.

 

Воздухозаборная система

 

В воздухозаборную систему входят компоненты, предназначенные для обеспечения чистого и равномерного потока воздуха, поступающего в турбину. Глушитель, воздуховоды и вохдухозаборной фильтр спроектированы таким образом, чтобы свести потери давления на входе к минимуму. Как правило, такие потери при частом воздухозаборном фильтре не будут превышать 102 мм в. ст.

 

Выхлопная система

 

Выхлопная система турбины состоит из компенсатора, выхлопного газохода, глушителя и выхлопной трубы.

Снижение уровня шума выхлопа обеспечивается выхлопным шумоглушителем. Ниже приведены расчетные характеристики:

 

Частотный диапазон (Гц)	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Вносимое дин. затухание	7	15	24	30	32	29	23	15

 

Пусковая система

 

В пусковую систему входят стартер и соответствующие приборы системы контроля для создания крутящего момента, необходимого для начала вращения и разгона турбины до достижения установившегося режима. При отключении стартера работает его обгонная муфта, и турбина разгоняется самостоятельно до полной нагрузки.

Электрическая пусковая система прямого действия состоит из двух основных компонентов: электродвигателя переменного тока и частотно- регулируемого привода.

Двигатель поставляется смонтированным непосредственно на редукторе вспомогательного оборудования или на газогенераторе турбины.

Электрический стартер имеет преимущество перед газовым турбодетандером, так как является экологически чистым и более компактным элементом.

 

Топливная система

 

Топливная система способна работать на природном газе или жидком топливе и включает компоненты, необходимые для управления подачей топлива согласно требуемым нагрузкам, а также все необходимые элементы управления для перехода с одного вида топлива на другое в процессе работы.

В топливную систему для газа входит следующее: главный запорный топливный клапан;

• дополнительный запорный топливный клапан с управляющим приводом;
• управляющий топливный клапан для газа; узел дроссельного клапана;
• электрогидравлический привод топливной системы;
• 10-мкм газовый фильтр для системы импульсного газа; манометр топливного газа;
• 12 узлов топливных форсунок;
• реле давления предохранительного клапана;
• отключающее реле высокого давления топливного газа;
• фильтр-сепаратор топливного газа.

Топливный газ должен удовлетворять требованиям Технических условий ЕS 9-98 компании Solar.

 

Система смазки

 

В агрегате используется комплексная система смазки. Масло из системы смазки подается под давлением к различным рабочим узлам турбины и приводимого оборудования. Масло в систему поступает из масляного бака, установленного на стальной монтажной раме турбины. Необходимая температура масла обеспечивается маслоохладителем.

 

В систему смазки входят:

• масляный бак;
• главный масляный насос с электродвигателем;
• вспомогательные насосы с электродвигателями;
• двойные масляные фильтры со сменными 10 мкм элементами;
• маслоохладители;
• приборы контроля уровня, давления и температуры масла;
• датчики давления масла;
• сетчатые фильтры.

 

В систему входят все трубки и коллекторы, установленные внутри монтажной рамы.

Система пред/послеэксплуатационной смазки обеспечивает подачу масла к подшипникам турбины до пуска турбины, а также для дополнительной смазки после ее останова. Система состоит из установленного на монтажной раме масляного насоса с приводом от электродвигателя.

Нагреватель масляного бака обеспечивает предпусковую температуру смазочного масла не ниже 100 С.

Система охлаждения масла состоит из воздушного маслоохладителя с приводом вентилятора от электродвигателя переменного тока и предназначена для поддержания температуры масла в системе смазки турбины и генератора в допустимом интервале температур. Маслоохладитель предназначен для работы при окружающей температуре воздуха от –550 С до 370 С.

 

В технических условиях ES 9-224 фирмы «Солар» указывается вид смазочного масла, предназначенного для использования в газовых турбинах «Солар», редукторах и приводимом оборудовании при нормальной эксплуатации. Разрешено использование турбинного смазочного масла российского производства марки ТП-22С.

 

5. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ  ОБОРУДОВАНИЕ

 

Магистраль отбора сжатого воздуха

 

Газоперекачивающий агрегат оснащается магистралью отбора воздуха, стравливаемого из турбокомпрессора, присоединяются к самоочищающемуся воздушному фильтру турбины. Охлаждение воздуха перед подачей в фильтр обеспечивается в теплообменнике, устанавливаемом в воздухозаборном тракте, между входным воздушным фильтром и глушителем.

 

Система промывки турбокомпрессора

 

Система промывки компрессора турбины обеспечивает возможность его периодической очистки. В систему входит распределительный коллектор с распылительными форсунками и соответствующей трубной разводкой с электромагнитными запорными клапанами. Эта система предназначена для промывки с проворачиванием ротора с помощью системы старта. Турбина вращается с максимальной скоростью, обеспечиваемой пусковой системой, но с отключенными системами подачи топлива и зажигания.