Вопросы эксплуатации газогенераторных перекачивающих агрегатов
Газотурбинные установки модульных конструкций, занимающиеся перекачкой газа (ГГПА, — ред.), являются более эффективными и длительными в эксплуатации, нежели агрегаты немодульных конструкций. Эксперты заявляют, что оборотный фонд для первой группы двигателей в разы ниже аналогичных агрегатов из второй. Кроме того, стоимость ремонта ГГПА модульных конструкций на 20-30% меньше своих «немодульных» конкурентов. Как следствие, получается, что срок этих двигателей, а самое главное, функциональных его составляющих – модулей – значительно удлиняется. И это естественно, так как в этом случае нет необходимости ремонтировать весь агрегат – достаточно заменить модуль, который поврежден или отработал свой срок. Есть еще одно неоспоримое преимущество подобных технических устройств – для их модернизации достаточно заменить на более современный отдельный модуль, а не весь двигатель.
В настоящее время ГГПА модульного типа, как правило, оборудуются системами автоматического контроля. Более того, на них существуют технические устройства, способные диагностировать работу агрегата в целом и каждого модуля в отдельности по следующим показателям:
- Уровень мощности и ее эффективность.
- Коэффициент полезного действия (КПД, — ред.) устройства.
- Уровень газа, используемого для собственных нужд.
- Предельные уровни вибрации технического устройства.
- Производительность и работоспособность каждого элемента технического устройства.
- Прочие.
Разработчики, проектируя очередную версию модульной конструкции агрегата, должны исходить, прежде всего, из принципа эффективной и удобной эксплуатации технического устройства. Одним из немаловажных факторов реализации подобного подхода является обеспечение равнозначной надежности каждого модуля технического порядка.
Те не менее, заводы, изготовляющие ГГПА не всегда выполняют требования так называемой эксплуатационной пригодности агрегата. Российская промышленность в большей части выпускает авиационные агрегаты, которые состоят их трех модульных элементов:
- Газовый генератор.
- Газовый компрессор (или центробежный нагнетатель).
- Турбина(силовая).
Так все три модуля имеют в своем составе узлы и механизмы, срок эксплуатации которых абсолютно разный, что ведет к существенным проблемам всего агрегата при выходе из строя одного их них. Главным образом, это имеет отношение к газовому генератору. Он включает в себя следующие элементы:
- Воздушный компрессор осевого типа.
- Камера для сгорания топлива.
- Турбина (газовая).
Так вот, в той же камере сгорания, при использовании недостаточного качества топлива, а также топливно-воздушной смеси, или же наоборот очень богатой насыщенной горючей смеси, эксплуатационный ресурс таких составных частей элемента, как горелочные механизмы и пламенные (жаровые) трубы, имеют ресурс около 10 тыс. часов – против нормативных 16-18 тыс. часов. Если неправильно эксплуатировать газовую турбину (его горячие детали), работающую под высоким давлением, а также диски и рабочие лопатки, то ресурс этих частей по сравнению с нормативным в 40.0 тыс. час, также значительно уменьшается. Это обычно зависит от присутствия в топливе фракций, жидких по составу. На ГГПА работает компрессор осевого типа, который обладает достаточно высокими ремонтными ресурсами. Газогенератор ремонтируют не на компрессорных станциях, а непосредственно на заводах-изготовителях технического устройства. Так, например, если из строя вышли горячие детали камеры сгорания, то двигатель полностью отправляют на авиационный завод, демонтируют его и подвергают ремонту.
Но технологический прогресс не стоит на месте. Сегодня, например, зарубежные и отечественные производители в состоянии решать вышеуказанные проблемы. Так, например, компания «Роллс-ройс» выпускает ГГПА, в котором используется 5 модулей и все они обладают практически одинаковыми ресурсами. Они включают в себя три компрессора (передний, средний и задний), турбину высокого давления и камеру сгорания. Благодаря этому подходу значительно увеличивается эффективность агрегата в целом, а также уменьшаются затраты на ремонт и перевозку двигателя. Конструктивные особенности агрегата позволяют беспрепятственно обеспечивать контроль и ревизию над всеми частями технического устройства. Более того, модули сконструированы таким образом, что эксплуатирующая их организация может легко осуществлять как сборку агрегата, так и его разборку на отдельные элементы. Существует еще одна проблема при эксплуатации ГГПА, которая наиболее очевидно проявляется в нефтяной отрасли. Она заключается в недостаточных ремонтных возможностях ее предприятий, а также соответствующего технического обслуживания этих технических устройств. Для решения этой проблемы в нефтяной промышленности стали активно развивать сеть отраслевых, территориальных специализированных подразделений и центров, занимающихся диагностикой, ТО и ремонтом всех технических элементов ГГПА. Так, например, уже функционируют четыре специализированных предприятия, осуществляющих ремонт исключительно модульных частей ГГПА – его узлов и систем. Иногда в отрасли создаются менее крупные подразделения, которые не всегда в состоянии эффективно осуществить ремонтные работы частей модульных элементов ГГПА. Им не хватает, зачастую, технической оснащенности и квалификации персонала.
Тем не менее, эту проблему нельзя не решать, так как от ее решения во многом зависит эффективность нефтяной отрасли и других предприятий, использующих газотурбинные агрегаты.
Индустрия газовых турбин в настоящее время развивается огромными темпами. Новые технологии в этой сфере в состоянии достичь гораздо более высоких показателей работы этих агрегатов и значительно повысить их эффективность.
Использование новых технических устройств подобного типа позволит сократить на 25% материалоемкость всех элементов двигателя, а также повысить его производительность и коэффициент полезного действия на 7%. Более того в ГГПА нового поколения эксплуатационный срок действия всех элементов модульной конструкции еще более равнозначен, что непосредственно влияет на эффективность агрегата в целом.