Об ошибках проектирования, монтажа и эксплуатации ГТУ

Распространенная причина будущих неполадок – стремление заказчика самостоятельно выполнить проект без привлечения авторизованных представителей производителя оборудования. При этом знание специфики оборудования, как правило, отсутствует, предоставленная техническая информация, в том числе условия размещения, изучается «с нуля». Ситуация усугубляется, если представители завода-изготовителя не привлекаются к экспертизе проектных решений и шеф-монтажу.

В таких случаях при пуско-наладке  часто выявляются разнообразные проблемы. Среди них – неверные расчеты диаметра трубопроводов воды и газа, заужение дымохода при установке утилизатора тепла дымовых газов. Возможные последствия таких просчетов – остановки турбины по ошибкам, выход из строя газового компрессора.

В качестве примера можно привести случай с энергоцентром, в котором были установлены 38 микротурбин Capstone (единичная мощность – 65 кВт), объединенные в кластер. Отвод продуктов сгорания осуществлялся через общий газоход, на котором был установлен теплообменник-утилизатор. При этом расчет сопротивления утилизатора был выполнен проектировщиками некорректно, что при работе в режимах неполной нагрузки (часть турбин выключена) приводило к тому, что отходящие газы от работающих микротурбин проходили через проточную часть неработающих. В результате воздействия горячих продуктов сгорания некоторые элементы турбин вышли из строя (оплавились пластмассовые корпуса воздушных фильтров).

ГТУ часто используются в качестве резервного источника электроэнергии. В этом случае важно предусмотреть источник бесперебойного питания. Иначе при отключении сети и переходе к электроснабжению от турбин питание электромагнитного отсечного газового клапана последних не сможет функционировать.

Все турбины требуют заземления по пятипроводной схеме. Перемычка «ноль – корпус» (пятый провод) должна быть только одна, сразу после выхода из турбины. Если контур заземления выполнен неверно, возможен выход из строя электроники турбин.

Отсутствие утепления на газопроводе в холодный период года приводит к образованию газового конденсата, который затем попадает в компрессор и может привести к его поломке. Это особенно актуально для северных районов нашей страны, где ГТУ часто используются на нефтяных и газовых месторождениях.

Климатические особенности могут приводить и к другим проблемам. Так, в некоторых регионах летом температура поднимается выше 40 °С. При отсутствии системы охлаждения воздуха в помещении энергоцентра это приводит к снижению КПД ГТУ и падению вырабатываемой мощности.

При использовании в качестве топлива попутного нефтяного газа (ПНГ) важно организовать систему газоподготовки таким образом, чтобы параметры газа после сепарации удовлетворяли требованиям производителя турбин.

Из-за колебаний состава ПНГ требуется регулярно (не реже одного раза в год) проводить его анализ. Однако это делается не всегда. Следствие превышения максимально допустимого содержания сероводорода – преждевременный износ оборудования (в частности, лопастей турбины).

В отдельную проблему необходимо выделить учет специфики потребителя. Предоставленные заказчиком данные по требуемой мощности могут оказаться неполными без учета резервирования мощности, ее снижения вследствие различных факторов, типа нагрузки. Например, в коттеджных поселках, для электроснабжения которых часто используются турбинные мини-ТЭЦ, встречаются плохо рассчитанные и смонтированные сети большой протяженности. Включение потребителями мощных приборов с многократной пусковой нагрузкой по току (например, сварочных аппаратов) – распространенная причина работы электрогенерирующего оборудования в нерегламентированных режимах, ускоренного износа электрической части, коротких замыканий и отключений. Большинства этих проблем можно избежать на стадии проектирования.

В зависимости от модели, поставка может осуществляться как в полной заводской готовности, так и отдельными блоками. В первом случае ГТУ устанавливается на подготовленный фундамент, после чего выполняются необходимые подключения. Второй – более сложный и трудоемкий, поскольку требует сборки и установки на месте. Вероятность ошибки на этом этапе возрастает, если заказчик производит монтаж собственными силами или с помощью сторонней организации (даже при наличии у нее опыта подобных работ, поскольку турбины различных производителей обладают своими особенностями).

Отметим, что и в случае поставки в полной заводской готовности вероятность ошибки при отсутствии шеф-монтажа ненулевая. Например, отмечены случаи установки нескольких турбин практически вплотную друг к другу. Впоследствии это делает невозможным обслуживание установок, что требует дополнительных монтажных работ с соблюдением предусмотренных производителем сервисных зон.

Из-за некачественно сделанной поверхности фундамента при работе установки может возникнуть вибрация. Устраняется она проверкой посадки и подкладкой при необходимости регулирующих шайб под раму.

Перед вводом в эксплуатацию необходимы испытания всех смонтированных систем. В противном случае может быть испорчено дорогостоящее оборудование. Так, на одном из объектов, расположенных в Якутии, при запуске давлением вырвало прокладки на трубопроводе подогрева холодного воздуха, этиленгликоль хлынул на турбины. Причина – отсутствие качественной опрессовки системы (или опрессовка под меньшим давлением).

Отклонения от проекта – еще один источник ошибок. Например, на одном объекте диаметр трубы подвода газа был заужен вдвое (против проектного значения), что приводило к нехватке газа и срыву пламени под нагрузкой.

Еще один пример. Внешний газопровод был проложен заказчиком по открытому воздуху, и  зимой происходило обмерзание на входе в энергоцентр. В результате затруднялись доступ к показаниям манометров и работа задвижкой. На работоспособность оборудования обмерзание не влияло (диаметр трубы был предусмотрен с запасом), однако дискомфорт налицо.

Застраховать себя от этих и других ошибок монтажа заказчик может с помощью услуги шеф-монтажа, предоставляемой поставщиком оборудования.

В последнее время микротурбины все чаще применяются для энергообеспечения частных домов. Их владельцы особенно склонны пренебрегать специализированным сервисом. Как правило, впоследствии все равно приходится обращаться в авторизованную службу и переделывать выполненные работы в соответствии с полученными рекомендациями. Разумеется, суммарные затраты при этом больше, чем в случае своевременного контакта.

Как правило, аварийные ситуации на этапе эксплуатации происходят из-за нарушений инструкций производителя. К сожалению, некоторые клиенты считают, что за любые нештатные ситуации должен нести ответственность поставщик. На практике это может выливаться в пренебрежение сроками техобслуживания со своевременной заменой масла, фильтров и др., и даже игнорирование предупредительных сигналов турбины (если она продолжает работать).

Иногда в летний период снимают воздушные фильтры в помещении энергоцентра, (чтобы избежать их чистки). Тем самым повышается запыленность, что ведет к засорению подшипников и выходу из строя вентиляторов охлаждения. Оседание пыли на электронных платах может стать причиной короткого замыкания.

Неоднократно приходилось сталкиваться с повреждением силовых кабелей, проложенных по «временной» схеме, при проведении земляных работ.

Особая проблема – низкий уровень квалификации персонала. Случается, что автоматика ГТУ намеренно отключается и установка эксплуатируется в ручном режиме, что с большой вероятностью вызывает отказ поставщика от гарантийных обязательств. Проведение ремонта, даже мелкого, своими силами не раз приводило к различным поломкам. Среди них – нарушение герметичности механической части топливного клапана (результат – частые остановки ГТУ), выход из строя воздушного фильтра турбины при попытке его замены или чистки.

Причина большинства из описанных выше ошибок – стремление, с одной стороны, ускорить ввод в действие дорогостоящего оборудования, с другой – переложить на поставщика ответственность за устранение аварийных ситуаций. Такое все еще возможно в нашей стране, где пока не получила широкого распространения культура разделения компетенций при разработке сложных технических проектов и эксплуатации оборудования.

Подчеркнем: современные газотурбинные установки (и микротурбины) – надежны и неприхотливы в эксплуатации. Соблюдение по сути «элементарных» требований позволит избежать проблем на всех этапах строительства и эксплуатации энергоцентра.

Предоставление полной технической информации и экспертиза проектных решений помогут грамотно разработать проект, шеф-монтаж и пусконаладка – устранить возможные ошибки, а регулярное сервисное обслуживание продлит срок службы ГТУ и снизит риск возникновения аварийных ситуаций.