Газотурбинный энергетический агрегат (коротко - ГТА) – это целый комплекс высокотехнологичного оборудования, задача которого - производить электричество и тепловую энергию.
Подобные агрегаты входят в состав современных газотурбинных электростанций, которые могут использоваться в самых разных сферах, обеспечивая электричеством здания, промышленные объекты и месторождения полезных ископаемых.
Единственный в России
Основу газотурбинной электростанции могут составлять один или несколько газотурбинных двигателей – силовых агрегатов, механически связанных с электрогенератором и объединенных системой управления в единое целое.
Перед вводом в эксплуатацию столь сложного комплекса оборудования его необходимо испытать. Традиционно приемо-сдаточные испытания проводятся там, где агрегату предстоит работать. Это логично, поскольку ГТА состоит из десятков тысяч сборочных единиц, многие из них сразу поступают на электростанцию.
Если нужно внести изменения в агрегат (а такое бывает нередко), требуется время на доставку дополнительного оборудования. Процесс затягивается на три-четыре месяца. В этом случае эффективнее проводить испытания как минимум одного энергоблока из партии на территории завода, где производят агрегаты.
Сегодня в России достаточное число испытательных стендов для газотурбинных двигателей и газотурбинных установок, а вот испытательный стенд для газотурбинных агрегатов широкого диапазона мощности в стране лишь один. Располагается он в городе Рыбинске Ярославской области, на предприятии «ОДК-Газовые турбины». Стенд для ГТА – крупное сооружение, поскольку сам по себе газотурбинный агрегат по размерам сравним с жилым домом. Поэтому и площадь стенда внушительная – 6500 кв. м.
Гарантия качества и надежности
Зачем вообще нужны комплексные испытания? В ходе испытаний проверяется качество изготовления и работоспособность систем агрегата и его составных частей, устойчивость работы агрегата в максимальных пределах и многое другое.
С учетом географии поставок продукции ОДК, которые охватывают Крайний Север и Сибирь, испытания на стенде - одна из ключевых составляющих стабильной работы агрегата в сложных погодных и климатических условиях. Испытательный стенд позволяет подтвердить эксплуатационные характеристики и гарантировать высокое качество и надежность оборудования.
Кроме того, испытания на стенде дают возможность ускорить переход от опытного образца к выпуску серийной продукции. Нет необходимости отправлять на объект бригаду конструкторов, технологов, инженеров - все здесь, под рукой. Удобно это и тем, что при необходимости можно оперативно внести изменения в узлы агрегата.
Еще один плюс для заказчика состоит в том, что испытания на заводе помогают сократить сроки монтажа энергоустановок на электростанции в 2-4 раза.
Непростая начинка
Благодаря передовому оборудованию и современным техническим решениям на испытательном комплексе ОДК в Рыбинске можно одновременно вести испытания сразу нескольких энергетических агрегатов мощностью до 25 МВт.
Стенд состоит из трех функциональных отсеков, в которых оборудованы восемь типовых боксов для ГТЭС и ГТА различной мощности. Каждый бокс оснащен системой подвода циклового воздуха и отвода выхлопных газов. К нему подходят газовая и электрические магистрали, информационные кабели для снятия параметров, управления и проведения всего комплекса испытаний. Все процессы испытаний автоматизированы и наглядны – на пульте управления можно контролировать каждый этап работ.
Топливо в газотурбинный агрегат должно подаваться под высоким давлением. Поэтому в состав стенда также входит специальная дожимная компрессорная установка, способная поднять давление газа в системе до 5 МПа (это можно сравнить с давлением толщи воды при погружении на глубину 500 метров). Естественно, учитывая специфику испытываемого оборудования, стенд оснащен самой современной системой пожаротушения и безопасности.
Как испытывать электростанции, если необходимо куда-то направлять вырабатываемую электроэнергию? Этот вопрос на стенде решен с применением модульных электронагрузочных устройств, которые позволяют проводить испытания под нагрузкой для всей линейки газотурбинных энергетических агрегатов ОДК: от 2,5 до 25 МВт. При этом шаг увеличения нагрузки всего 1 кВт. Таким образом можно произвести высокоточную оценку параметров мощности агрегата.
Интересно решен вопрос транспортировки блоков агрегатов на место испытаний. Применять краны в закрытом помещении крайне сложно, а вес каждого блока может достигать 46 тонн и более. Блоки на испытательном стенде транспортируют с помощью специальных тележек. Две самоходные многоколесные тележки, грузоподъемностью по 65 тонн каждая, управляются дистанционно одним человеком. У этих устройств по плавности и точности перемещения крупных грузов практически нет аналогов в России, точность передвижения измеряется в сантиметрах.
Подтверждение необходимости
В течение девяти лет на стенде были проведены испытания 15 газотурбинных агрегатов мощностью от 2,5 до 16 МВт. Эти агрегаты сейчас работают на газовых и нефтяных месторождениях России: Юрубчено-Тохомском, Чаяндинском, Ковыктинском, Новопортовском, Шингинском и др. Опыт эксплуатации стенда показал эффективность и надежность комплексных испытаний в заводских условиях.
Сейчас испытательный стенд в Рыбинске загружен и используется для перспективного отечественного энергетического проекта. На стенде проходят комплексные испытания первые в России газотурбинные энергетические агрегаты морского применения ГТА-8 мощностью 8 МВт. Планируется, что четыре таких агрегата будут использоваться для энергоснабжения строящейся ледостойкой стационарной платформы месторождения «Каменномысское-море», разработка которого идет на арктическом шельфе, в экстремальных климатических условиях.