В соответствии с научно­технической политикой крупнейшего газового концерна страны — ПАО «Газпром» — в области газоперекачивающей техники одним из направлений деятельности предприятий НПК «Пермские моторы» — АО «ОДК-Авиадвигатель» и АО «ОДК-ПМ» (входят в Объединенную двигателестроительную корпорацию Ростеха) — для обеспечения потребности заказчика в современном высокоэффективном оборудовании является совершенствование экологических характеристик газотурбинных установок. О том, как проводится эта работа, рассказывают заместитель генерального конструктора-главный конструктор приводных ГТУ для ГПА и объектов их применения АО «ОДК–Авиадвигатель», директор программы ГТУ для ГПА АО «ОДК-Пермские моторы» Максим Снитко и начальник отделения газотурбинных установок для ГПА и объектов их применения АО «ОДК-Авиадвигатель» Павел Морозов.

В ноябре 2021 года на компрессорной станции «Чайковская» ООО «Газпром трансгаз Чайковский» были успешно завершены приемочные испытания ГТУ-16ПМ мощностью 16 МВт с одномодульной малоэмиссионной камерой сгорания (МЭКС). Газотурбинная установка с МЭКС подтвердила все заявленные разработчиком характеристики и рекомендована к серийному производству. К сожалению, МЭКС данной конструкции нельзя применить в составе наиболее мощных и экономичных двигателей в линейке ГТУ на базе ПС­90А мощностью 25 МВт в связи с более высокими параметрами термодинамического цикла.

Создание МЭКС для ГТУ мощностью 25 МВт ведется в «ОДК-Авиадвигатель» с 2013 года. Специалисты пермского КБ пересмотрели основы, заложенные в МЭКС для ГТУ-16ПМ. В результате был осуществлен переход от конструкции МЭКС с одномодульным фронтовым устройством, устанавливаемым на каждой жаровой трубе, к конструкции с многомодульным фронтовым устройством.

Выполнен большой объем расчетных, конструкторских, экспериментальных работ по созданию и доводке прототипа МЭКС, определивший ее конструктивный облик и позволивший в 2020 году выйти на подписание с ПАО «Газпром» решения «О порядке внедрения ГТУ-25П с МЭКС в составе ГПА, проведении приемо­-сдаточных, предварительных, приемочных испытаний и дальнейшей эксплуатации на объектах ПАО «Газпром».

Для проведения эксплуатационных и ресурсных испытаний головного образца ГТУ-25ПМ с МЭКС был определен газоперекачивающий агрегат ГПА-25Р-ПС на КС «Игринская» «Газпром трансгаз Чайковский» — давнего и надежного партнера предприятий научно-­производственного комплекса «Пермские моторы».

Для внедрения ГТУ с МЭКС в газоперекачивающий агрегат специалисты «ОДК-Авиадвигатель» разработали комплект конструкторской документации, в том числе технические условия на опытно­промышленную партию двигателей, технические условия на доработку ГПА, руководство по технической эксплуатации, комплект программ и методик проведения испытаний и определения характеристик двигателя. Все программы и методики прошли техническую экспертизу в ООО «Газпром ВНИИГАЗ» и согласованы с ПАО «Газпром».

Особенностью ввода в эксплуатацию головного образца ГТУ-25ПМ с малоэмиссионной камерой сгорания стал тот факт, что ее внедрение выполнено в конструкцию уже эксплуатируемого серийного двигателя ПС-90ГП-25, имевшего к тому моменту наработку свыше 35 000 часов.

Газогенератор ГТУ-25ПМ, оснащенный малоэмиссионной камерой сгорания

Доработку двигателя под МЭКС выполнили специалисты КБ после того, как двигатель прошел капитальный ремонт на серийном заводе­-изготовителе «ОДК-­ПМ». Она заключалась в замене узла серийной камеры сгорания на узел МЭКС, модернизации соплового аппарата первой ступени турбины газогенератора, трубопроводных коммуникаций, электропроводки и теплозащитных экранов.

После дооборудования под МЭКС газогенератор двигателя в декабре 2021 года прошел заводские приемо-­сдаточные испытания на стенде «ОДК-Авиадвигатель». По заключению «Газпром ВНИИГАЗ», в ходе испытаний подтвердилось соответствие основных параметров двигателя и уровня эмиссии вредных веществ требованиям технических условий: содержание оксидов азота NO_x не более 50 мг/м³, содержание оксида углерода CO не более 100 мг/м³. Двигатель ПС-90ГП-25ПМ с МЭКС рекомендован к проведению предварительных и приемочных испытаний в составе ГПА на компрессорной станции и отгружен на объект эксплуатации.

На сегодня на КС «Игринская» уже завершена доработка ГПА в части внедрения систем, обеспечивающих работу ГТУ с МЭКС, проведены подготовительные пусконаладочные работы и предварительные испытания в соответствии с комплектом программ и методик, включая эксплуатационные 72­-часовые испытания при работе в режиме «Магистраль». По результатам предварительных испытаний подтверждено соответствие основных параметров двигателя и уровня эмиссии вредных веществ требованиям технических условий.

Сейчас идут длительные испытания для подтверждения эксплуатационной надежности двигателя, а также приемочные испытания, в ходе которых будет повторно подтверждено соответствие техническим условиям теплотехнических, эмиссионных и других характеристик двигателя и газоперекачивающего агрегата. Успешное проведение длительных и приемочных испытаний позволит начать серийное производство ГТУ-25ПМ на базе двигателя ПС-90ГП-25ПМ.

Газотурбинную установку мощностью 25 МВт с МЭКС можно будет использовать на вновь вводимых объектах заказчиков, а также для модернизации при очередном ремонте работающих в настоящее время серийных ГТУ-25П с двигателями ПС-90ГП-25П.