Особенности судовых ГТД и конвертирования их для использования в газоперекачивающих агрегатах

Судовые ГТД также имеют единичную мощность, подходящую для использования их в качестве привода нагнетателей КС. В отечественных судовых ГТД преимущественно используют двухкомпрессорную трехвальную схему с независимой силовой турбиной, называемой на флоте турбиной винта. За рубежом широко применяют модификацию хотя и не нового, но весьма совершенного для своего времени двух-вального двигателя с большой степенью сжатия, обозначаемого LM-2500. На один корабль ставят преимущественно два основных ГТД. Особенность судовой силовой установки с ГТД - наличие понижающей передачи (обычно зубчатой) к малооборотному винту. Сама же силовая турбина, как правило, достаточно быстроходна и приспособлена для работы при переменной частоте вращения.

Одним из общих критериев эффективности корабельной энергети­ческой установки коммерческого флота является стоимость жизненного цикла, иногда суммарная масса силовой установки и топлива для заданной дальности плавания и скорости хода. Частные же критерии - расходы на топливо, стоимость, ресурс, надежность, габариты, уровень автоматизации обслуживания, ремонтопригодность и др. В морских ГТУ, особенно водоизмещающих судов, нет таких жестких ограничений по массе, как у авиационных двигателей. Судовые ГТД создают или путем переработки хорошо зарекомендовавших себя авиадвигателей, или разрабатывают специально. Конструкция газотурбохода органически связана с компоновкой ГТД в машинном отделении и методами ремонта основных двигателей, например полная замена или частичная разборка с заменой отдельных узлов.

Более высокий ресурс судовых ГТД, чем авиадвигателей, близкие к "земным" принципы проектирования и высокие технико-экономические показатели создают условия для широкого использования их в народном хозяйстве, например, для плавучих и блочно-транспортабельных электростанций и особенно для ГПА.

Двигатель отечественного судового ГТД разработки СПБ "Машпроект", применяемого на КС газопроводов состоит из двухвального газогенератора и силовой турбины, заключенных в теплозвукоизолирующий кожух. На судне газогенераторная часть и силовая турбина объединены общим корпусом, который крепится к раме двигателя. Газогенератор включает два кинематически не связанных контура - низкого и высокого давления - и трубчато-кольцевой камеры сгорания из десяти секций. Достоинства двухвального газогенератора были рассмотрены выше. Осевой компрессор НД - семи- или девятиступенчатый, КВД - девятиступенчатый, ТВД, ТНД и силовая тур­бина - двухступенчатые при умеренных параметрах цикла. С ростом π_ки t_г при наличии охлаждаемых рабочих лопаток ТВД и ТНД выполняют одноступенчатыми, а силовую турбину - трех- или четырехступенчатой. Ротор ТВД соединен полым валом с ротором КВД, а ротор ТНД - с ротором КНД валом, расположенным внутри вала ТВД. Роторы КНД и КВД при переборках двигателя не разбираются, корпуса компрессоров - литые из алюминиевого сплава, имеют горизонтальные разъемы. Корпуса турбин не имеют горизонтальных разъемов, при переработке этой части двигателя необходимо отсоединение рабочих колес. Основные операции по переработке судового ГТД в привод для ГПА включают:

• замену топливной системы и горелочных устройств;

• использование более жесткой рамы;

• вынос вспомогательных механизмов и агрегатов на раму;

• замену охладителей масла и другого вспомогательного оборудования;

• использование по согласованию с заказчиком другого пускового двигателя;

• изменение воздухоприемного и газоотводящего патрубков;

• замену системы автоматического управления ГТД.

На отечественных газопроводах ГПА с судовым приводом устанавливают не в блок-контейнерах, а в индивидуальных укрытиях. Это создает более комфортные условия для обслуживания систем ГПА. Однако увеличенные по сравнению с авиационными ГТД масса и длина судового двигателя создают некоторые трудности по его замене и последующей прицентровке к нагнетателю.

Важное направление совершенствования судовых двигателей - дальнейшее повышение модульности, возможность развития частичной разборки в условиях КС для устранения небольших неисправностей и для проведения некоторых ремонтных работ.

На отечественных и украинских КС получен обширный положительный опыт по эксплуатации конвертированных корабельных ГТД мощностью 10 МВт (ДР59), 16 МВт (ДЖ59 и ДГ90), 6 МВт (ДЕ71). Успешно развивается эксплуатация более экономичного двигателя типа ДН80 мощностью 25 МВт с КПД около 36%, используемого в первую очередь для замены отработавших ресурс ГТН-25 НЗЛ [4].