Рациональное конструирование в соответствии с требованиями заказчика Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ЭНЕРГЕТИКА

Д.Д. сулимов, ЗАО «Управляющая компания «Пермский моторостроительный комплекс» в. к. сычев, ОАО «Авиадвигатель»

рациональное конструирование в соответствии с требованиями заказчика

В ОАО «Авиадвигатель» разработан двигатель ПС-90ЭУ-16А мощностью 16 МВт, который в апреле 2006 года будет демонстрироваться на международном салоне «Двигатели-2006».

ПС-90ЭУ-16А создан на базе генератора авиационного двигателя ПС-90А2 и предназначен для эксплуатации в составе энергетической газотурбинной установки ГТЭ-16ПА мощностью 16 МВт. Работы велись совместно с известной дви-гателестроительной компанией «Pratt&Whitney». Основным отличием новой установки от существующей ГТУ-16ПЭР на базе двигателя ПС-90ГП-2 является внедрение силовой турбины улучшенной аэродинамики с частотой вращения 3000 об/мин. Уменьшение частоты вращения турбины дает возможность ее использования в качестве привода генератора без согласующего редуктора. Это позволит повысить надежность газотурбинной установки и снизить эксплуатационные расходы в целом.

Высокая аэродинамическая эффективность новой силовой турбины обеспечена за счет полномасштабного использования при ее проектировании трехмерных аэродинамических моделей, позволяющих учесть вязкость и сжимаемость газа. Наряду с реализацией высокой эффективности силовой турбины в режиме номинальной мощности использование двух- и трехмерных моделей течения газа дало возможность обеспечить высокий коэффициент полезного действия турбины на часто используемых в реальных условиях режимах частичной мощности. Это достигнуто за счет создания лопаточных венцов с высокой устойчивостью к углам атаки, отклонениям от расчетной величины направления течения газа на входе в ступени турбины.

Вместо оптимальной по аэродинамике пятиступенчатой силовой турбины было принято решение о проектировании четырехступенчатой. Увеличение нагрузки на ступень и снижение примерно на 1 % КПД силовой турбины от максимально достижимой величины позволило заведомо снизить суммарные затраты потенциальных заказчиков почти на 20 %. Для снижения материалоемкости и веса ГТЭ-16ПА был использован богатый опыт разработки авиационных турбин. В результате масса ротора двигателя ПС-90ЭУ-16А, несмотря на увеличение диаметра, оказалась равной массе ротора ПС-90ГП-2, что позволило обеспечить высокую степень унификации трансмиссий.

В целях повышения эксплуатационной привлекательности новой газотурбинной установки внедрена специальная система управления, которая предоставляет возможность воспользоваться как турбодетандерным (воздушным и газовым), так гидравлическим и электрическим типами запуска.

Показатели массы и габаритов двигателя ПС-90ЭУ-16А соответствуют базовому варианту. Это позволяет использовать для размещения серийные конструкции блочно-комплектной газотурбинной электростанции ГТЭС-16П. Шумотеплоизо-лирующий кожух сохраняет акустические характеристики

74 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

\\ № 3 \\ март \ гаав

\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

№ 3 \\ март \ 2006

ГТЭ-16ПА на уровне, предусмотренном действующими санитарными нормами. Рациональное конструирование в соответствии с требованиями заказчиков — необходимое требование современного рынка. В конструкции двигателя ПС-90ЭУ-16А заложены все условия для минимизации затрат потенциальных заказчиков и обеспечения его успешной эксплуатации. Технические характеристики установки ГТЭ-16ПА по сравнению с базовым вариантом свидетельствуют о значительном преимуществе нового пермского двигателя.

ПЕРМСКИЙ

МОТОРОСТРОИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

614990, г. Пермь, ГСП, Комсомольский проспект, 93 Тел.:(3422) 458-789 Факс: (3422) 45-97-77 e-maiL: [email protected] e-maiL: [email protected] www.avid.ru www.pmz.ru

Таблица 1. Сравнение параметров силовых турбин двигателей ПС-90ЭУ-16А и ПС-90ГП-2

Параметры в ISO, без потерь, Силовая турбина двигателя

топливо — природный газ ПС-90ЭУ-16А ПС-90ГП-2

Частота вращения, об/мин 3000 (3600) 5300

КПД, % 92,4 93,5

Количество ступеней 4 3

Масса ротора, кг 655 650

Наружный диаметр, мм 1800 1200

Таблица 2. Сравнение параметров газотурбинных установок ГТЭ-16ПА и ГТУ-16ПЭР

Параметры в ISO, без потерь, топливо — природный газ ГТЭ-16ПА ГТУ-16ПЭР

Номинальная мощность на клеммах генератора, МВт 16,31 16,4

Коэффициент полезного действия на клеммах генератора, % 35,5 34,8

Температура газа на выхлопе двигателя, 0С 478 495

Номинальная частота вращения выходного вала силовой турбины, об/мин 3 000 5 300

Тепловая мощность на выхлопе при снижении температуры выхлопных газов до 110 0С, Гкал/час (без дожига) 19,35 20,2

Суммарный КПД электроагрегата (электр. + тепл.), % 84,4 84,6

Выбросы NOX/CO, мг/нм3 (при 15 % О2) 100/50 150/50

Масса двигателя, кг 6 200 5 300

ГРУППА КОМПАНИЙ

Разработка и промышленное производство высокотехнологичных стальных опор новых типов для ЛЭП напряжением 6-10, 35, 110 и 220 кВ.

Комплексное обслуживание объектов электроснабжения (проектирование, комплектация, строительство ЛЭП и подстанций, пуско-наладка)

На наших опорах построено более 2500 км ЛЭП

Наши заказчики: Газпром, Транснефть, ЛУКОЙЛ, Итера, Ачимгаз, Юрхаровнефтегаз, АЛ РОСА, РАО ЕЭС России, Российские железные дороги.

630024 г. Новосибирск, ул. Сибиряков-Гвардейцев, 50 тел.: (383) 3534662, 2276977, 2174009, 2174010 www.elsi.ru E-mail: [email protected]