Перспективы использования конвертированных авиационных газотурбинных двигателей

Начиная с семидесятых годов прошлого века, газотурбинные двигатели (ГТД), созданные на базе авиационных газотурбинных двигателей путем их конвертирования (от английского слова «conversion» – конверсия, модификация, переоборудование), начали играть важную роль в энергетическом секторе и нефтегазовой отрасли.

В настоящее время авиационные газотурбинные двигатели, отработавшие свой летный ресурс и сохранивших способность к дальнейшему использованию, находят широкое применение в различных областях народного хозяйства в качестве: энергоприводов; приводов газоперекачивающих агрегатов; струйных и струйно-тепловых машин; тепловых машин, применяемых для обогрева и сушки различных объектов; парогазогенераторов в пожаротушении и т.д.

Авиационные ГТД имеют малые габаритные размеры, компактные роторы, что позволяет использовать подшипники качения с простой схемой их маслоснабжения. Они не нуждаются в охлаждающей воде и имеют полностью автоматизированную систему управления. Но их единичная мощность не превышает 10-25 МВт.

При конвертации базового авиационного двигателя в наземный газотурбинный двигатель возможна замена материалов некоторых деталей холодной и горячей частей, которые наиболее подвержены коррозии. Например, магниевые сплавы заменяются на алюминиевые или стальные, в горячей части используются более жаростойкие сплавы с повышенным содержанием хрома. Камера сгорания и система подачи топлива модифицируются для работы с газообразным топливом или для варианта с несколькими топливами. Производиться доработка узлов системы двигателя

(запуска, автоматического управления, противопожарная, маслосистема и др.) для обеспечения работы в наземных условиях [1].

В настоящее время в общем объеме мирового производства ГТД в стоимостном выражении авиационные двигатели составляют около 70%, наземные и морские - около 30%. Объем производства наземных и морских ГТД распределяется следующим образом: энергетические ГТД - 91%; ГТД для привода промышленного оборудования и наземных транспортных средств - 5%; ГТД для привода судовых движителей - 4%.

Одним из достоинств авиационных двигателей - малое время выхода на номинальную мощность (исчисляемое секундами), что делает его незаменимым при аварийных ситуациях на атомных электростанциях, где авиадвигатели используются в качестве резервных агрегатов. Очевидно, энергетические установки, созданные на базе авиадвигателей, могут использоваться и в качестве пиковых на электростанциях, и в качестве резервных агрегатов для особого периода. На базе авиационных двигателей чрезвычайно выгодно создавать и электростанции городского типа. Отчуждаемая под станцию площадь не сопоставимо меньше, чем для строительства тепловых электростанций, при одновременно лучших экологических характеристиках.

Показатели тепловой экономичности конвертированных авиационных ГТД можно считать удовлетворительными: при использовании двигателей ранних поколений (НК-12СТ, НК-16-18СТ) КПД по выработке электроэнергии составляет около 30% и с более поздними ГТД (НК-36СТ, НК-37, НК-38СТ, АЛ-31СТ) - 35-38% [2].

С момента выпуска первых двигателей НК-16СТ и НК 16-18СТ зарекомендовали себя надежными и простыми в эксплуатации и обслуживании. С начала серийного производства ОАО «КМПО» было выпущено более 1000 приводов НК-16СТ, которые успешно эксплуатируются в различных газотранспортных предприятиях ОАО «Газпром». Суммарная наработка составляет более 50 млн. часов.

Наибольшее применение приобретает использование ГТД совместно с паровыми турбинами в составе парогазовых установок (ПГУ), а также для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии. Основными тепловыми потерями в цикле собственно ГТД являются потери теплоты с уходящим газами. Поэтому применение ГТД на тепловых электростанциях предусматривает различные схемы использования этой теплоты. Наиболее эффективны при этом схемы ПГУ с высоким уровнем их КПД (55-58%). С ростом температуры газов до 1300-1500°С возможно получение КПД ПГУ около 60% [3].