«Сделано в России»: продукция Тюменского завода энергетического оборудования

Одним из важнейших показателей любой продукции является степень его локализации — доля местных деталей и трудовых затрат в его выпуске. Тюменский завод энергетического оборудования, торжественно открытый «ЭнергоТехСервис» в прошлом году для создания современного и технологичного оборудования распределенной энергетики, с первого дня своей работы взял на производство ГПЭС с максимальной степенью локализации. В настоящий момент уровень локализации ГПЭС «ЭнергоТехСервис» по оборудованию и материалам составляет 60 %. В ближайших планах (после открытия крупноузловой сборки в 2022 г.) планируется выйти на уровень 80 %.

Основа бизнеса «ЭнергоТехСервис» — это энергоснабжение объектов заказчика с использование модульного оборудования собственного парка (так называемые, энергосервисные контракты). В период 2017-2020 гг. проходило мощное обновление и пополнение парка генерирующего оборудования. Поэтому при разработке прототипов будущих изделий проектный офис «ЭнергоТехСервис» базировался на следующих принципах:

• Компактность и мобильность;
• Высокая степень заводской готовности;
• Универсальность и удобство обслуживания.

В производственной программе Тюменского завода энергетического оборудования присутствует различное модульное оборудование: УПТГ, ЗРУ, склады масла, операторные и бытовые помещения эксплуатирующего персонала и пр. В целом, номенклатура выпускаемой ТЗЭО продукции достаточна для создания типового энергокомплекса. Но в материале мы остановимся на флагманах «ЭнергоТехСервис» — модульных ГПЭС ЭТС-W1375 и ЭТС-J1870.

СОБСТВЕННЫЕ РАЗРАБОТКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ в ГПЭС ЭТС-J1870 и ЭТС-W1375 компоновка ГПЭС со всеми инженерными системами; система охлаждения (нивелирующая резкие изменения температуры охлаждающей жидкости в случае резкопеременных нагрузок); система газоснабжения (позволяет работать в условиях нестабильного давления топливного газа, как в случае работы на затрубном газе); система управления ГПЭС («Прометей») позволяющая работать в режимах с резкопеременными электрическими нагрузками (в т.ч. бурение); силовые трансформаторы специального исполнения под «ЭнергоТехСервис» с возможностью работы в условиях Крайнего Севера с выходным напряжением 0,4/6,3/10,5 кВ; специальное исполнение контейнера, позволяющее в зимних условиях без вывоза ГПЭС производить ремонты ГПУ (включая распашные ворота с укрытием); установка подачи и подготовки воздуха для модели ЭТС-J1870 (подогрев, фильтрация)  специальные «типовые» блоки подготовки газа и РУ 6/10 кВ позволяющие в сроки до 1 месяца строить полностью готовый энергоцентр с возможностью работы на практически любом составе топливного газа.

ЭТС-W1375/ЭТС-W1560

Характеристика	Ед. изм.	Значение
Производитель двигателя	-	Waukesha
Ном. электрич. мощность (W1375 / W1560)	кВт	1100 / 1250
Метановый индекс (мин. значение)	-	30
КПД (эл.)	%	32/35
Частота вращения коленчатого вала	об / мин	1000
Расход топлива при работе на номинальной мощности*	нм³ / ч	от 300 / от 285
Рабочая температура	°С	от +45 до –60
Объем двигателя	л	115,4
Габариты модуля, Д x Ш x В	м	12,1 х 2,4 х 2,9 / 10,5 х 2,4 х 6,2
Вес модуля	кг	31 000
Выходное напряжение	кВ	0,4 / 6,3 / 10,5
Наработка до замены масла*	мото-час	4000 / 6000
Наработка до капремонта**	мото-час	до 65 000
Назначеный ресурс	мото-час	260 000
Система предиктивной аналитики	-	myPlant

* - в зависимости от состава газа и условий эксплуатации
** - определяется по фактическому состоянию

Первой продукцией завода стала линейка модульных ГПЭС ЭТС-W1375 на базе ГПД Waukesha. Именно эта модель впоследствии стала основой собственного парка ГПЭС «ЭнергоТехСервис». Как развитие существующей модели в 2021 г. в серийное производство была запущена новая модель - ЭТС-W1560.

Отличия от привычных модульных конструкций ГПЭС видны сразу. Обычно аппараты воздушного охлаждения (АВО) располагаются на крыше модуля. Очевидно, что при транспортировке их необходимо демонтировать. В ЭТС-W1375 штатное положение АВО — на раме контейнера. Это означает, что вся система охлаждения ГПЭС может быть собрана и протестирована в заводских условиях, а в дальнейшем без демонтажа в готовом виде доставлена к месту эксплуатации. По оценкам «ЭнергоТехСервис», такое конструкторское решение сокращает срок перевода электростанции из транспортного состояния в рабочее минимум на 3-5 дней. Практика показывает, что в рабочее состояние ЭТС-W1375 можно привести уже через 5-7 дней после прибытия к месту эксплуатации. Кроме того, такое конструктивное решение значительно уменьшает вес готового изделия без ущерба для его прочности.

Электростанции на базе ГПД Waukesha предназначены для разных условий эксплуатации:

• ЭТС-W1375 на базе VHP L7044GSI Series 4 — для проектов с резкопеременным графиком нагрузок;
• ЭТС-W1560 на базе VHP L7044GSI Series 5 — для проектов со сложными газами (в том числе с высоким содержанием серы) и работе в режиме частичных нагрузок.

Первая модификация обеспечивает набор нагрузки до 70% за первый шаг благодаря технологии RICH BURN, что сравнимо с приемистостью дизельных электростанций. Именно этим обусловлено их повсеместное использование при обеспечении буровых работ. Так, в 2018 г. на Северо-Комсомольском месторождении проводились масштабные ОПИ, при которых оценивалась эффективность использования ГПЭС при бурении. Авторитетная комиссия тогда пришла к выводу, что ЭТС-W1375 на 30% эффективнее по сравнению с ДЭС. В том же году на Восточно-Мессояхском месторождении ЭТС-W1375 использовалась при бурении, но в качестве топлива нашел применение газ из затрубного пространства скважин. Станция работала полностью автономно, без соединения с внешними линиями коммуникации. То есть, условия эксплуатации в полном объеме соответствовали бурению на ДЭС. И здесь продукция «ЭнергоТехСервис» оказалась на высоте. В настоящий момент ГПЭС ЭТС рекомендованы крупнейшими нефтяными компаниями для энергообеспечения бурения (в т.ч. для работы на затрубном газе).

Силовой агрегат ЭТС-W1560 работает по циклу Миллера. Эта особенность обеспечивает:

• устойчивую работу на сложных газах без дерейта (при метановом индексе выше 35);
• толерантность к наличию серосодержащих компонентов (до 0,25 %, молярная доля);
• долговременную работу на нагрузках 10-15 % от номинальной без существенного снижения ресурса;
• кратковременную работу на нагрузке 120-130% от номинальной;
• электрический КПД на уровне 38,2 %.

Цикл Миллера, заложенный в основу VHP L7044GSI Series 5, обеспечивает также более эффективное охлаждение поверхностей поршневой группы. Снижение средней температуры в цикле на 2-2,5 0С существенно увеличивает ресурс работы цилиндро-поршневой группы и свечей зажигания, что увеличивает межсервисные интервалы и снижает операционные расходы. Кроме того, ГПЭС обладает увеличенным интервалом замены масла: установка может находиться безостановочно в работе от 4000 до 6000 моточасов. В целом, операционные расходы ЭТС-W1375 с Series 5 ниже на 10-15 % по сравнению с Series 4, а в сравнении с высокооборотными машинами разница составляет уже более 20%.

Еще некоторые особенности электростанций "ЭнергоТехСервис" на базе ГПД Waukesha:

• Штатный трансформатор 0,4/6,3/10,5 кВ. Регулирование напряжения трансформатора производится болтовыми соединениями путём выбора положения перемычек.
• Гибкая модификация под требования заказчика. Например, сальниковые доски для подключения внешних силовых и контрольных кабелей могут быть размещены на усмотрение заказчика, а аэрозольная система пожаротушения может быть заменена на газовую.
• ГПЭС создана в транспортном габарите ISO контейнера 40 фут. НС (Hi Cube), что позволяет завозить ГПЭС по дорогам практически всех категорий в сжатые сроки.
• Невысокие требования к фундаментам: специальные элементы в каркасе ГПЭС и раме генераторной установки позволяют размещать модуль даже на неустойчивых грунтах на плитном основании.

Важно, что компактные размеры ГПЭС не оказывают влияния на удобство эксплуатации: одно- и двустворчатые двери расположены на боковых сторонах контейнера таким образом, чтобы обеспечить легкий доступ к основным узлам ГПУ. При неблагоприятных погодных условиях проемы двухстворчатых дверей могут быть легко оборудованы сервисной площадкой с укрытием. Она входит в комплект поставки.
ЭТС-W1375 и ЭТС-W1560 оснащены системой управления и мониторинга «Прометей» — собственной разработкой «ЭнергоТехСервис» на элементной базе ComAp.

ЭТС-J1870

Характеристика	Ед. изм.	Значение
Производитель двигателя	-	Jenbacher
Ном. электрич. мощность	кВт	1501
Метановый индекс (мин. значение)	-	70
КПД (эл.)	%	42,1-43,4
Частота вращения коленчатого вала	об / мин	1500
Расход топлива при работе на номинальной мощности*	нм³ / ч	375
Рабочая температура	°С	от +45 до –60
Объем двигателя	л	61,1
Габариты модуля, Д x Ш x В	м	12,1 х 3 х 3
Вес модуля	кг	34 000
Выходное напряжение	кВ	0,4 / 6,3 / 10,5
Наработка до замены масла*	мото-час	4000
Наработка до капремонта**	мото-час	60 000
Назначенный ресурс	мото-час	240 000
Система предиктивной аналитики	-	myPlant

Второй флагман ЭТС-J1870 спроектирован на базе газового агрегата Jenbacher с одним из самых высоких КПД (эл.) в классе — 44%, общий КПД ГПЭС ЭТС-J1870 в режиме когенерации достигает 88 %.

Системы жизнеобеспечения ГПЭС (системы охлаждения, вентиляции, пожаротушения и пр.) спроектированы с запасом производительности. Выход одного из компонентов не приводит к отключению электростанции, возможно временное ограничение выдаваемой мощности. Все комплектующие ГПЭС тщательно анализируются по техническим и экономическим показателям. 

ЭТС-J1870 обеспечивает надежную работу даже в суровых климатических условиях. Стоит обратить внимание на установку подачи и подготовки воздуха, которая спроектирована с повышенными нормами надежности. Соответствующие нормы применяются в атомной промышленности. Это позволяет вести эксплуатацию ГПЭС до температуры наружного воздуха менее -600 С и исключает риск повреждения турбокомпрессора двигателя.

Избыточное давление в контейнере препятствует попаданию пыли внутрь, увеличивая ресурс воздушных фильтров и срок службы масла, что ведет к снижению стоимости обслуживания ГПЭС.

Модуль имеют высокую степень заводской готовности. Ключевые компоненты и все составные элементы систем, включая кабельную и трубную обвязку монтируются на ТЗЭО в Тюмени. Там же проводятся испытания систем автоматики, высоковольтного оборудования, гидравлических систем и трубопроводов.

ЛОКАЛИЗАЦИЯ

ОБОРУДОВАНИЕ и МАТЕРИАЛЫ

В настоящий момент уровень локализации серийно выпускаемых «ЭнергоТехСервис» ГПЭС достигает 60 %.
По завершении реализации мероприятий по импортозамещению и открытии крупноузловой сборки ГПУ на ТЗЭО уровень локализации достигнет 80%.

Комплектующие, сделанные в России:

• Блок-модуль ГПЭС
• Инженерные системы ГПЭС
• Трансформатор силовой
• Шкаф генераторного выключателя
• Щит собственных нужд
• Щит управления с собственной программной частью «Прометей»
• Шумоглушитель
• Насосное и баковое оборудование, трубопроводы систем
• Датчики КИПиА 
• Система топливоподачи
• Аппарат воздушного охлаждения (с 2021 г.)
• Двигатель газопоршневой (крупноузловая сборка с 2022 г.)

Часто при анализе степени локализации продукции в расчет принимается только оборудование и материалы, но не учитываются услуги, которые играют иногда даже более важную роль в выполнении изделием своего функционального назначения. Так, степень локализации становится неактуальной, если оборудование находится в простое в ожидании прибытия сервисной службы иностранного предприятия. Такое может произойти, если отечественный производитель заранее не озаботился обучением и подготовкой своего сервисного персонала.

ИСПЫТАНИЯ



 Заводские индивидуальные испытания ГПЭС проводятся на собственном испытательном стенде на ТЗЭО силами специалистов «ЭнергоТехСервис».

• Высоковольтные испытания трансформатора;
• Проверка срабатывания защит автоматических выключателей;
• Проверка параметров электробезопасности;
• Опробования и проверка правильности работы охранно-пожарной сигнализации;
• Опробование и проверка правильности работы системы загазованности;
• Проверка правильности отображения параметров и сигналов от рабочих механизмов ГПУ на панели управления (всего проверяется 56 дискретных сигналов и 18 аналоговых сигналов).
• Во время индивидуальных испытаний происходит регистрация 28 параметров генераторной установки с отображением и записью в системе мониторинга ГПГУ. Параметры фиксируются в четырех режимах нагрузки: холостой ход, 30 %, 60 % и 100 % от номинальной мощности ГПЭС.

ПОСЛЕПРОДАЖНЫЙ СЕРВИС



Весь комплекс работ после выпуска оборудования с завода до ввода ГПЭС в эксплуатацию, а также дальнейшее сервисное обслуживание и ремонтные работы производятся силами сертифицированных сервисных инженеров «ЭнергоТехСервис» без привлечения зарубежных специалистов:

• Шеф-монтаж ГПЭС
• Пусконаладочные работы
• Диагностика, ТО и ремонты
• Настройка и модернизация системы управления
• Подключение к облачной платформе MyPlant
• Восстановление ГБЦ и шатунов на сертифицированном заводом-производителем участке, расположенном на ТЗЭО компании «ЭнергоТехСервис»
• Обучение персонала заказчика в собственном образовательном центре

Опыт «ЭнергоТехСервис» показывает, что локализация сервисных услуг повышает коэффициент готовности оборудования к работе с 0,95 до 0,98 — среднее годовое время наработки ГПЭС увеличивается с 8300 до 8600 моточасов.

ГПЭС ЭТС-J1870 и ЭТС-W1375 / 1560 - УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ОТРАБОТАННЫЕ РЕШЕНИЯ

Флагманы «ЭнергоТехСервис» — модульные ГПЭС ЭТС-J1870 и ЭТС-W1375/1560 — это отработанные, проверенные длительным опытом производства и эксплуатации решения, адаптированные для различного рода задач: от энергоснабжения буровых работ до интеграции в энергетическую инфраструктуру производственных компаний, ГОКов и сельскохозяйственных предприятий. «ЭнергоТехСервис» может обеспечить короткие сроки изготовления и поставки: не более 3-6 месяцев с момента размещения заказа. Важно, что все системы ГПЭС собраны и протестированы в заводских условиях на ТЗЭО. Это сводит к минимуму объем монтажных и пуско-наладочных работ на объекте, снижая риски и сроки ввода объекта в эксплуатацию.

«ЭнергоТехСервис» наметил до 2024 г. провести еще два этапа расширения и модернизации завода. Планируется увеличить количество линий сборки до 10 ед., возвести корпуса распределительного центра, склада готовой продукции и ЗИП. Увеличится и номенклатура выпускаемой продукции — в производственной программе появятся более мощные ГПЭС, а также газотурбинные электростанции. Помимо этого, в составе ТЗЭО появится инновационный учебный центр для эксплуатирующего персонала. Здесь в формате живых встреч и видеолекций можно получить информацию от ведущих инженеров ТЗЭО и производителей силового оборудования, воспользоваться тренировочными компьютерными модулями для отработки эксплуатационных режимов и детального рассмотрения конструктивных особенностей ГПЭС. Предполагается тесное сотрудничество со студентами и выпускниками образовательных учреждений Тюменской области, получающих строительные и технические специальности.