Специалисты АО "ОДК — Газовые турбины" и ПАО "ОДК – Сатурн" рассказали подробности о своей новейшей разработке ГТА-8
Первая неделя апреля стала важным временем для отечественных предприятий, занимающихся разработкой и производством разнообразных двигателей. В дни с 4 по 6 апреля в Москве проходит Международный форум двигателестроения, в котором принимают участие ведущие отечественные компании, работающие в этой тематике.
Среди них — хорошо знакомая морской отрасли Объединенная двигателестроительная корпорация. Ее компанией "ОДК — Газовые турбины" разработан проект первого отечественного газотурбинного агрегата мощностью 8МВт для применения на нефтегазовых платформах ГТА-8. В прошлом году мы немного о нем рассказывали. Сейчас — коснемся подробнее.
"ОДК - Газовые турбины
Не будем лукавить, в российской добывающей промышленности вопрос с энергоустановками морского применения уже достаточно долгое время является больным. А санкционная история с Западом его только усугубила. Но одновременно это придало и необходимый толчок для решения застарелых проблем.
Да, в первые годы после начала торговых войн и прекращения сотрудничества с Украиной, пришлось замораживать некоторые проекты, в том числе и в военно-морской сфере, из-за отсутствия возможности по щелчку пальцев заменить запретные ныне турбины. Однако урок оказался полезным — в отрасль пошли финансовые вливания, а главное — появилась политическая воля довести политику импортозамещения до логичного финала.
Важнейшую роль здесь должен сыграть рыбинский промышленный кластер — заводы "ОДК-Сатурн" и "ОДК — Газовые турбины". Именно там ускоренными темпами создаются столь необходимые российской оборонке и российскому бизнесу новейшие энергетические установки.
Внимание к рыбинцам по понятным причинам приковано самое пристальное. В прошлом году запускать испытания газотурбинного агрегата М35Р-1 с двигателем М70ФРУ-2 на вновь созданном сборочно-испытательном комплексе приехал в Рыбинск лично президент Владимир Путин. Это корабельный ГТД, который предполагается использовать в качестве привода ходового воздушного винта.
Владимир Путин в Рыбинске, 2017 год / Корабел.ру
В гражданском направлении тоже наметились явные успехи — был разработан проект газотурбинного агрегата мощностью 8 МВт в морском исполнении. Основное предназначение — шельфовые буровые и нефтегазовые платформы. Тема сегодня, с учетом постоянно декларируемого поворота к Арктике, очень актуальная. Импортозаместить стоящие на этих комплексах агрегаты иностранного производства — дело уже не только чести, но и государственной безопасности.
ГТА-8 создан на основе двухтопливного газотурбинного двигателя Е70/8РД разработки "ОДК-Сатурн". "Корабел.ру" задал 12 простых, но актуальных вопросов специалистам акционерного общества "ОДК — Газовые турбины" (АО "ОДК-ГТ") и публичного акционерного общества "ОДК-Сатурн" ("ПАО "ОДК-Сатурн"). Предлагаем читателям познакомиться с их ответами.
1. Двигатель Е70/8РД является двухтопливным. Зачем потребовалось создавать именно такой вариант?
Создание ГТД Е70/8РД выполнялось на основании техзадания на ОКР, разработанного в рамках федеральной целевой программы. Одним из требований было обеспечение возможности работы ГТД на двух видах топлива: жидком и газообразном.
2. В чем выгода такого исполнения?
Это расширяет область применения ГТД Е70/8РД в объектах морской инфраструктуры, где предполагается наличие как жидкого, так и газообразного топлива, либо их чередование в зависимости от условий эксплуатации объекта. Так повышается гибкость применения ГТД и, тем самым, его конкурентоспособность.
Начальный этап добычи углеводородов на буровых платформах происходит в условиях отсутствия электрических сетей и подачи газа, поэтому необходимо обеспечить работоспособность газотурбинного энергетического агрегата на жидком топливе. Оно позволит продержаться до начала бесперебойной подачи газа из пробуренной скважины.
На дальнейших этапах двухтопливность тоже важна, поскольку обеспечивает энергобезопасность при добыче углеводородов, а также непрерывность производства. В случае аварийной ситуации, связанной с перебоями подачи газа на объект, технологический процесс не прервется.
3. А чем грозило бы прерывание процесса?
Во-первых, выходом из строя дорогостоящего оборудования. Во-вторых, процесс запуска может оказаться длительным и потребовать значительных энергозатрат. В-третьих, оставаться без электричества в Арктике и на Крайнем Севере для людей небезопасно, возможно, их пришлось бы эвакуировать на материк.
4. Насколько требование двухтопливности усложнило процесс разработки ГТА?
Создание агрегата с применением двухтопливного двигателя не является для АО "ОДК — Газовые турбины" неизученной темой, поэтому сложностей в проектирование это не добавило. Произошло лишь увеличение сроков разработки документации, что было вызвано привязкой и размещением дополнительных систем и агрегатов.
"ОДК - Газовые турбины
5. Сколько времени заняла разработка?
Разработка ГТД выполнялась в период с 2009 по 2012 гг. За базовый двигатель был выбран корабельный газотурбинный двигатель М70ФРУ. Что же касается газотурбинного агрегата на его основе, то здесь речь идет о годе проектирования.
6. Какие моменты были наиболее сложными?
Наиболее сложным моментом в создании ГТД можно считать разработку элементов топливного коллектора ГТД и топливо-регулирующей аппаратуры, позволяющих как в ручном, так в автоматическом режиме выполнять переход питания ГТД на разные виды топлива (газообразное, жидкое).
Кроме того, особого внимания потребовало обеспечение норм безопасности и пожарной категорийности помещения при расстановке оборудования газотурбинного агрегата в закрытом трюме платформы.
7. На что опирались при создании?
Основной упор при проектировании шел на уже имевшийся опыт поставки и эксплуатации двухтопливных агрегатов, размещенных в помещении машинного зала. Положительно сказалось сотрудничество "ОДК-ГТ" с компанией, являющейся одним из лидеров поставок энергетических агрегатов на буровые платформы.
8. Есть ли уникальные решения?
Разработанный двигатель Е70/8РД уникален тем, что он является первым отечественным газотурбинным двигателем морского исполнения с возможностью автоматического перехода на разные виды топлива с сохранением режима работы. Реализовать двухтопливный вариант двигателя стало возможно благодаря специально разработанной топливной форсунке.
Новаторским решением для этой форсунки является объединение в едином корпусе жидкой и газотопливной ступеней. Конструктивное исполнение пары "топливная форсунка – завихритель" позволило обеспечить работу камеры сгорания и всего двигателя в целом как отдельно на дизельном или газовом топливе, так и на специфическом режиме подачи одновременно двух топлив в камеру сгорания, что используется в процессе смены типа топлива без изменения режима работы двигателя.
Работоспособность конструкции подтверждена комплексом испытаний опытных образцов ГТД. Кроме того, в конструкции Е70/8РД впервые для морского ГТД для воспламенения камеры сгорания применена плазменная система зажигания, обеспечивающая надежную работу камеры сгорания ГТД в момент перехода с одного вида топлива на другой.
"ОДК - Газовые турбины
9. Где сможет применяться двигатель?
По критерию топливной эффективности двигатель Е70/8РД относится к четвертому поколению и находится на уровне современных двигателей-аналогов. Возможная область применения двигателя:
- судовые системы электродвижения;
- суда/платформы разведочного бурения; суда/платформы для добычи, переработки и хранения углеводородов;
- буровые платформы, обеспечивающие эксплуатацию морских нефтегазовых месторождений (добыча, погрузка/перекачка по трубопроводам нефти и газа);
- береговые/припортовые/плавучие комплексы по переработке, погрузке, перекачке углеводородов, сжижению природного/попутного газа;
- трубопроводные магистрали (перекачивающие станции) для транспортировки углеводородов, эксплуатируемые в условиях морского/арктического климата.
10. Расскажите о планируемой линейке морских агрегатов.
В настоящее время в разработке находится только ГТА-8. Но ведутся работы с разработчиками двигателей по созданию ГТД двухтопливного исполнения с возможностью постановки их в условиях морского климата мощностью 25 и 32 МВТ. Каждый вариант из предполагаемой линейки служит для обеспечения электроэнергией буровых платформ и прибрежных месторождений. Выбор применяемой мощности ГТА зависит непосредственно от требований заказчика, количества и характеристик оборудования, для которого необходима выработка электроэнергии.
11. Агрегат предназначен для использования на буровых платформах. Как известно, у нас добыча углеводородов идет в особо суровых условиях. Как это учтено в ГТА-8?
Основной объем агрегатов, производства АО "ОДК-ГТ", поставляется и эксплуатируется в районах Крайнего Севера и за полярным кругом в условиях умеренно-холодного и холодного климата. Учитывая это, при разработке применены типовые конструкторские решения по обеспечению морозостойкости и обеспечению работоспособности, уже апробированные и зарекомендовавшие себя в эксплуатации.
Конструкция двигателя Е70/8РД обеспечивает его работоспособность в условиях морской атмосферы с содержанием солей в воздухе на входе в ГТД до 0,03 мг соли/кг воздуха, температуре наружного воздуха от 218 К (минус 55 °С) до 318 К (45 °С) и стойкость к внешним воздействиям на уровне, предъявляемом к оборудованию судов и буровых платформ Правилами ПБУ/МСП для системы автоматизации и Правил РС/К (часть VII, глава 2.3 п.10.5) для ГТД и при воздействии перегрузок, указанных в Правилах РС/К (часть XI, глава 8.2 и 10.5).
ГТД соответствует требованиям РМРС (Российский морской регистр судоходства).
"ОДК - Газовые турбины
12. Насколько вообще сейчас востребованы эти ГТА у российского нефтегазового бизнеса?
В настоящее время в топливноэнергетическом комплексе РФ подачу электроэнергии буровых платформ обеспечивают импортные агрегаты таких фирм как Siemens, Solar, General Electric и др. Большинство из используемых агрегатов уже не раз выработали межремонтные ресурсы, а обеспечение проведения технического обслуживания, в связи с санкционной обстановкой, выливается в колоссальные финансовые затраты, а в ряде случаев вообще невозможно.
Сегодня "ОДК — Газовые турбины" — единственное предприятие в России, представляющее ГТА для постановки на морские платформы с обеспечением требований безопасности. Тем самым предприятие принмает непосредственное участие в обеспечении энергобезопасности нефтегазового комплекса РФ.
