Газотурбинные установки за рубежом

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИИ ПО ТЯЖЕЛОМУ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ И ТРАНСПОРТНОМУ МАШИНОСТРОЕНИЮ
ГАЗОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ ЗА РУБЕЖОМ

Показана тенденция развития газотурбинных установок за рубежом. Приведены режимы эксплуатации ГТУ на различных видах топлива. Рассмотрены эксплуатационные показатели ГТУ различных фирм.
Л. З. Мееров (Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина)

Производством газовых турбин занимаются 100 фирм в 17 различных странах, В табл. 1 приведены данные о единичной мощности газовых турбин, выпускаемых в настоящее время. В табл. 2 систематизирован выпуск ГТУ по виду используемого топлива и по назначению.

Таблица 1

В 1 квартале 1969 г. для электростанций США было изготовлено 50 ГТУ общей мощностью 590 МВт. В последующие 9 месяцев должны были быть изготовлены 94 ГТУ (из них 88 общей мощностью 2621 МВт для электростанций). К 1 апреля 1969 г, были получены заказы на изготовление в 1970 г. 19 ГТУ общей мощностью 715 МВт.

К началу 1969 г. мощность газотурбинных ТЭС в США составляла 2,1% от установленной мощности электростанций, в некоторых же энергосистемах доля ГТУ достигала 10-15%.
Фирма "Дженерал электрик" до 25% стационарных ГТУ выпускает серии 5000. Это одновальные установки мощностью 17 тыс. кВт со скоростью вращения 5100 об/мин, расход воздуха 89,5 кг/сек, удельный расход тепла 3640 ккал/кВт·ч. ГТУ этой серии состоит из четырех блоков: блока управления, силовой установки, генератора, электрооборудования. Каждый блок поставляется в собранном виде.

Выпускаются двухвальные ГТУ серии 8000 мощностью 29 тыс. кВт с расходом воздуха 202 кг/сек. Скорость вращения компрессорного вала - 3285 об/мин, силовой турбины - 3600 об/мин.
Создается ГТУ серии 7000 мощностью 46 тыс. кВт при температуре воздуха 27 °C на высоте 305 м над уровнем моря. Это одновальная ГТУ с 17-ступенчатой турбиной. Установка состоит из семи блоков: регулирования, вспомогательных агрегатов, всасывающего устройства, силовой установки, выхлопного устройства, генератора и системы возбуждения.
Фирмой намечено выпускать в г. Гринвилл (штат Калифорния) новую модель G7551 (табл. 3).

Таблица 3

Скорость вращения вала ГТУ - 3600 об/мин, расход воздуха - 209 кг/сек.
Отделение фирмы в г. Цинциннати выпускает энергетические и промышленные ГТУ на базе авиационных и судовых двигателей типов L Ml 500 ( N = 10 МВт) и L м2500 (N= 18 МВт).
39 ГТУ фирмы проработали уже более 100 тыс. ч каждая, 35 ГТУ - 90 тыс. ч, около 160 ГТУ - по 60 тыс. ч и более. При длительной работе коэффициенты надежности ГТУ достигают 09,7%.
Общее число стационарных ГТУ, выпущенных американской фирмой "Вестингауз" или заказанных ей, превысило 450.
В 1970 г. будет выпускаться ГТУ W 501 мощностью 52 МВт в базовом и 58 МВт в пиковом режимах. Некоторые показатели этой ГТУ при работе на природном газе и дистиллятном топливе приведены в табл. 4,

Таблица 4

Примечание. На дистиллятном топливе к.п.д. на 3-4% (относительных) ниже.

Инспекция этой ГТУ будет производиться после 9     тыс. ч работы в базовом и 2,5 тыс. ч работы в пиковом режимах.
Общая наработка ГТУ фирмы более 8 млн.ч. Первая установка фирмы уже проработала более 130 тыс.ч и имеет коэффициент готовности 97,4%. Более 100 ГТУ имеют наработку свыше 40 тыс. ч каждая.
Фирма "Пратт-Уитни" как производит комплектные энергетические и промышленные силовые установки с использованием авиационных двигателей, так и поставляет турбореактивные двигатели (ТРД) типов GG3 и GG4, которые широко используются в ГТУ ряда других фирм. На базе этих двигателей созданы и уже эксплуатируются ГТУ единичной мощностью от 10 до 267 МВт. Изготовлено или заказано 22 ТРД типа GG3 и 245 ТРД типа GG4 для энергетики на общую мощность 5236 МВт, в том числе: три ГТУ с четырьмя двигателями GG4 мощностью 60-70 МВт. 17 ГТУ с восемью двигателями GG4 мощностью 120- 162,5 МВт, одна ГТУ с 16 двигателями GG4 мощностью 267,6 МВт. Силовые турбины этих установок сконструированы и изготовляются фирмой "Вортингтон" (США).

Для перекачки природного газа в установках единичной мощностью от 2,5 до 16,5 тыс.л.с. используется 61 двигатель фирмы "Пратт-Уитни" общей мощностью 454 тыс. л.с. Все эти ГТУ уже находятся в эксплуатации.
Бельгийская фирма АСЕС по американским лицензиям строит газотурбинные установки мощностью 20 и 40 МВт, предназначенные для покрытия пиковых нагрузок энергосистем. Используются ТРД фирмы "Пратт-Уитни" с максимальной мощностью 22,5 МВт при температуре воздуха 5°С и 18,5 МВт при +40°С. Максимальная температура газов перед ТРД равна 850°С.
Фирма "Ролле Ройс" (Англия) изготовила или имеет заказы на 366 авиадвигателей (260 Эвон, 72 Олимпиус, 34 Протеус) суммарной мощностью 3330 МВт, суммарная мощность энергетических установок с этими двигателями 3 млн.кВт. Большая часть из них используется в самой Англии и уже находится в работе. Общая мощность ТРД фирмы, предназначенных для приводных ГТУ, 470 тыс.л.с. С 1959г. промышленные ГТУ с авиационными двигателями фирмы "Ролле Ройс" проработали 560 тыс. ч в энергетике и 375 тыс. ч в установках для перекачки газа. Наибольшая наработка одного двигателя типа Эвон составляет 28,5 тыс. ч, из них 23 тыс. ч после последней переборки.
Коэффициент надежности этих установок - 99,7%.
Один из ТРД проработал без неполадок 2900 ч с максимальной нагрузкой. Энергетические ГТУ N=15-17,5 МВт и 70-80 МВт выпускаются отделением Бристол Сиддели фирмы "Ролле Ройс", которое является также производителем двигателей Олимпиус и Протеус.
ТРД Эвон наиболее широко используются английскими фирмами ΑΕΙ и "Инглиш электрик". Фирмой ΑΕΙ (Англия) построено 18 компактных газотурбинных электростанций мощностью 15 МВт; 16 электростанций отправлено на экспорт. Первый комплект электростанции для использования в пиковом режиме был изготовлен фирмой в 1966 г., затем несколько электростанций было изготовлено для Канады и США. Электростанция состоит из ТРД типа Эвон, силовой турбины с редуктором, электрогенератора и кабины управления.
Стационарные установки фирмы "Инглиш электрик" (серия ЕМ, N = 9,3-12,1 тыс. л.с.) могут эксплуатироваться без инспекций в течение более 20 тыс. ч. С ТРД выпускаются ГТУ мощностью от 10-22 до 65- 94 МВт. На базе ГТУ типа ЕА 2700 разработаны парогазовые установки единичной мощностью 46-52 МВт с к.п.д., превышающим 38%.
Успешное использование ГТУ с ТРД в Англии показало целесообразность после 1970 г. ежегодного ввода около 500 МВт мощности. Экономически более выгодны мощные ГТУ ( ^110 МВт), состоящие из восьми ТРД - газогенераторов и двух силовых турбин. Доля ГТУ в годовой выработке электроэнергии может составить 2-5%.
Энергокомпания "Нордвестдойче Крафтверке" смонтировала в г. Эмдене первую в ФРГ пиковую ГТУ мощностью 52 МВт с двумя силовыми турбинами фирмы "Броун-Бовери" и четырьмя ТРД типа Эвон 1533А фирмы "Ролле Ройс". ГТУ должна работать два раза в день по 1 ч, она рассчитана на сжигание жидкого топлива типа EL; в будущем возможен переход на природный газ.
Заводы фирмы "Броун-Бовери" в Мангейме получили заказ на ГТУ мощностью 26 МВт с двумя ТРД фирмы "Ролле Ройс" для пиковой электростанции Вейсмур (Восточная Фрисландия, ФРГ).
Фирма "Купер Бессемер" (США) поставляет силовые установки с ТРД фирм "Пратт-Уитни" и "Ролле Ройс" для механического привода. Эта фирма имеет заказы на 109 ГТУ мощностью от 2,75 до 20 тыс.л.с.; 88 ГТУ уже находятся в эксплуатации и проработали в сумме более 1 млн. ч.
Фирма "Турбома" (Франция) на базе своего ТРД разработала промышленную модель м³8 с максимальной пиковой мощностью 10,5 МВт (1-2 тыс. ч в год) и с базовой мощностью 8,5 МВт (4-8 тыс. ч в год).