Сегодня на территории Российской Федерации свыше 30 ГВт генерирующих мощностей работают в парогазовом цикле. Доля оборудования иностранных компаний в суммарной установленной мощности введенных в эксплуатацию ПГУ и ГТУ составляет более 70%.
В 2018 году Правительством России в целях обеспечения энергобезопасности и энергонезависимости принято решение о воссоздании в стране отечественного производства газовых турбин.
В это же время «Силовые машины», с учетом достижений в традиционной для предприятия области паровых турбин, значительным опытом в освоении новых видов продукции и накопленным опытом по созданию газотурбинных установок в прошлом, начали программу освоения производства современных отечественных энергетических газовых турбин класса ГТЭ-65 и ГТЭ-170.
В 2019 году «Силовые машины» одержали победу в конкурсе Министерства промышленности и торговли РФ на право получения субсидии на проведение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ в рамках производства газовых турбин большой мощности. В настоящее время при поддержке Минпромторга России «Силовые машины» проводят комплекс НИОКР в партнерстве с ключевыми научно-исследовательскими и промышленными организациями страны - Сибирским отделением РАН, НПО ЦКТИ, ЦИАМ, ВТИ, ЦНИИТМАШ и многими другими.
Благодаря этой работе «Силовые машины» смогут в краткосрочной перспективе предложить рынку две полностью российские газовые турбины — 65 МВт и 170 МВт.
К концу 2019 года на предприятии было воссоздано конструкторское бюро газотурбинных установок, реализуется масштабный комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, определены отечественные поставщики критически важных комплектующих и заготовок, ведется модернизация собственной производственной и экспериментально-исследовательской базы. Первые образцы ГТЭ-170 будут запущены в опытно-промышленную эксплуатацию в 2022–2023 годах, а ГТЭ-65 — с 2024-го.
Газовые турбины ГТЭ-65 и ГТЭ-170 могут использоваться в составе парогазовых установок как в моноблоке с индивидуальной паровой турбиной, так и в дубль-блоке с общей, на две ГТУ, паровой турбиной.
Успешное освоение технологии производства газовых турбин российской компанией позволит снизить зависимость отечественной энергетики от импорта данного типа оборудования, обеспечит энергетическую и технологическую безопасность государства.
Компактная и эффективная газотурбинная установка среднего класса мощности ГТЭ-65 для работы в составе простого или комбинированного цикла.
Разработана для привода через редуктор электрического генератора с частотой вращения 3000 об/мин в простом или комбинированном цикле, а также как энергетический привод для промышленных устройств (компрессоров, насосов). Подходит для работы во всех диапазонах нагрузки. Обеспечивает низкий уровень выбросов NOx.
Серийная поставка с 2024 года
| Мощность на клеммах турбогенератора* | 67,7 МВт |
| КПД на клеммах турбогенератора* | 36,2 % |
| Концентрация оксидов азота в выхлопных газах | Не более 50 мг/м3 |
| Расход газов на выходе турбины | 195 кг/с |
| Температура на выходе турбины | 555 °С |
| Частота вращения | 5441 об/мин. |
| Полный назначенный ресурс | 100000 ЭЧ |
| Межремонтный ресурс | 33000 ЭЧ |
| Масса турбогруппы | 62,0 t |
* - данные предоставлены в нормальных условиях по ГОСТ 52200-2004 (tн=+15 °С, рн=0,1013 МПа, относительная влажность 60 %).
ГТЭ-65 представляет собой одновальную конструкцию с редуктором и состоит из отдельно транспортируемых блоков. Турбогруппа - единый компактный транспортабельный блок, объединяющий компрессор, камеру сгорания и турбину.
- Составной ротор с хиртовым соединением дисков, стянутых одним болтом-стяжкой
- 16-ступенчатый компрессор с легко обслуживаемыми лопатками
- Три поворотных направляющих аппарата
- Низкоэмиссионная трубчато-кольцевая камера сгорания
- 4-ступенчатая турбина с охлаждаемыми лопатками на 1-3 ступени
Области применения:
Энергетика, промышленность
Надежная газовая турбина предназначена для привода электрического генератора с частотой вращения 3000 об/мин при эксплуатации в простом или комбинированном цикле. Разработана с учетом требований государственных и отраслевых стандартов Российской Федерации. Первые головные образцы газовых турбин (версия ГТЭ-170.1) будут иметь высокие показатели надежности с параметрами цикла на уровне большинства установок, эксплуатируемых в России.
Версия ГТЭ-170.2 с повышенными параметрами находится в разработке. Чтобы привести параметры КПД к уровню передовых зарубежных аналогов при сохранении высокой надежности ГТУ, конструкторское бюро газотурбинных установок «Силовых машин» выполняет комплекс НИОКР в партнерстве с крупнейшими научными организациями РФ. В конструкции ГТЭ-170.2 будут модифицированы несколько ступеней компрессора, рабочие и направляющие лопатки турбины, в том числе система охлаждения лопаток.
Серийная поставка с ГТЭ-170.1 с 2023 года, ГТЭ-170.2 с 2026 года
| ГТЭ-170.1 | ГТЭ-170.2 | |
| Мощность на клеммах турбогенератора* | 155,3 МВт | 170 МВт |
| КПД на клеммах турбогенератора* | 34,1 % | 35,1 % |
| Концентрация оксидов азота в выхлопных газах | не более 50 мг/м3 (при работе на газообразном топливе) | |
| Расход газов на выходе турбины | 509 кг/с | 535 кг/с |
| Температура на выходе турбины | 538 °С | 539 °С |
| Полный назначенный ресурс | 100000 ЭЧ | 100000 ЭЧ |
| Межремонтный ресурс | 33000 ЭЧ | 33000 ЭЧ |
| Масса турбогруппы | 192,0 т | 192,0 т |
| Масса камер сгорания | 51,2 т | 51,2 т |
* - данные предоставлены в нормальных условиях по ГОСТ 52200-2004 (tн=+15 °С, рн=0,1013 МПа, относительная влажность 60 %)
- 16-ступенчатый компрессор с регулируемым входным направляющим аппаратом для быстрой стабилизации частоты сети
- Две выносные камеры сгорания, обеспечивающие сжигание газообразного топлива с низким содержанием выбросов NOx
- Гибкий выбор топлива (газообразное, жидкое)
- Составной ротор с хиртовым соединением дисков, стянутых одним болтом-стяжкой
- 4-ступенчатая турбина с охлаждаемыми лопатками первой ступени и теплозащитными покрытиями лопаток 1-3 ступеней
Области применения:
Производство электрической энергии в простом и комбинированном цикле.
Производство ГТУ осуществляется на Ленинградском Металлическом заводе «Силовых машин». Основной профиль завода – производство турбин и вспомогательного оборудования для атомных, тепловых и гидравлических электростанций и промышленных предприятий.
Специально для производства газовых турбин в течение 2020 – 2021 гг. будет проведено дооснащение производства некоторыми группами оборудования, чтобы расшить узкие места. Общий объем планируемых инвестиций в дооснащение производства превышает 4 млрд руб. В частности, планируется воссоздание ранее существовавших технологических переходов, но на современном технологическом уровне, а именно:
- высокоточное литье охлаждаемых лопаток турбины из жаропрочных материалов;
- нанесение защитных покрытий (антифрикционных, термобарьеных и антиэрозионных) на элементах горячего тракта;
- сборочное производство газовых турбин.
Исследовательско-экспериментальная база
Испытательная станция, предназначенная для испытаний полноразмерных узлов камер сгорания энергетических ГТУ средней и большой мощности, была введена в эксплуатацию в 2006 году. В настоящее время на испытательной станции проводится подготовка стенда огневых испытаний к проведению испытаний камер сгорания ГТЭ-65.1 и ГТЭ-170.1 на натурных параметрах для проверки конструктивных решений по их влиянию на основные характеристики и экологические показатели: отработка режимов пуска, переменных режимов, режимов сброса нагрузки, режимов останова камер сгорания ГТУ.
Помимо этого, компания обладает уникальным испытательным оборудованием, в том числе балансировочным стендом роторов Schenck c вакуумной камерой, позволяющей испытывать габаритные роторы газовых и паровых турбин мощностью до 1200 МВт.
