Как устроена новая разработка Госкорпорации и в чем заключаются ее преимущества для современной промышленности

Губернатор Челябинской области Алексей Текслер на стенде Ростеха у электроагрегата АПН-30 на Международной промышленной выставке ИННОПРОМ. Фото: Фонд развития промышленности Челябинской области

Добыча нефти и газа часто ведется вдали от крупных городов и развитой инфраструктуры, где надежное электроснабжение становится одной из главных задач. Именно поэтому для таких объектов создаются автономные энергоагрегаты, способные круглосуточно обеспечивать работу оборудования даже в самых суровых условиях. Рассказываем о новой разработке Ростеха — отечественном газотурбинном агрегате питания АПН-30 и о том, почему подобные установки незаменимы для современной промышленности. 

Сердце магистрали 

Освоение нефтегазовых месторождений в России в основном ведется в труднодоступных районах Арктики, Сибири, Дальнего Востока. Прокладка линий централизованного электроснабжения в этих местностях требует времени, создает нагрузку на энергосети и чаще всего экономически нецелесообразна. При этом, чтобы создать первую очередь обустройства месторождения, начать эксплуатацию мобильных буровых комплексов и кустов скважин, необходимы надежные источники энергии. Без автономной генерации начало добычи попросту невозможно. 

В таких условиях роль автономных энергоагрегатов исключительна и выходит за рамки первичного запуска. Они обеспечивают непрерывность и безопасность всего технологического цикла и становятся сердцем производственной инфраструктуры. Энергоагрегаты обеспечивают электричеством станции подогрева и комплексы автоматики, вахтовые поселки, системы связи и т. д. Выступая в роли основного, резервного или аварийного источника питания, автономные энергоагрегаты защищают дорогостоящее оборудование от поломок и минимизируют риски экологических катастроф. Также они позволяют снизить эксплуатационные расходы, особенно в регионах с высокими тарифами на энергию. 

Макет электроагрегата АПН-30 на выставке «ИННОПРОМ. Центральная Азия». Фото: Челябинское отделение Союза машиностроителей России

В апреле этого года холдинг «Высокоточные комплексы» Госкорпорации Ростех представил на выставке «ИННОПРОМ. Центральная Азия» в Ташкенте автономный электроагрегат АПН-30, разработанный АО СКБ «Турбина». Новый электроагрегат может обеспечивать электроэнергией нефтяные и газовые месторождения, а также служить источником аварийного питания промышленных предприятий и населенных пунктов. Установка создана в рамках программы импортозамещения и полностью состоит из отечественных компонентов. 

Как устроен новый электроагрегат 

АПН-30 (агрегат питания нефтегазовый) — микрогазотурбинная энергоустановка мощностью 30 кВт. Такие энергоустановки привычны для автономного использования в нефтегазовой отрасли. АПН-30 работает на природном газе, но может быть адаптирован для других видов топлива. 

Принцип работы электроагрегата схож с реактивным двигателем, только энергия идет не на движение самолета, а на выработку электричества с помощью генератора. Установка забирает воздух из атмосферы и отправляет в компрессор — колесо, которое вращается и сжимает воздух. Сжатый воздух попадает в камеру сгорания, куда также подается газовое топливо. После того как топливо сгорает, получается сверхгорячий газ под огромным давлением, который попадает на лопатки турбины. Турбина начинает вращать компрессор, а тот, в свою очередь, запускает электрогенератор, благодаря чему вырабатывается переменный трехфазный ток. 

Фото: СКБ «Турбина» / «Высокоточные комплексы»

При разработке АПН-30 специалисты «Турбины» тесно сотрудничали с энергетиками. Благодаря этому удалось адаптировать агрегат под реальные потребности заказчика и учесть требования к условиям эксплуатации энергоустановок. АПН-30 может работать в четырех режимах: параллельно с сетью, комбинированно, автономно и аварийно. При отключении электроэнергии он автоматически продолжает работу. Благодаря достаточно компактным размерам оборудование не требует специальных условий или подготовки места для монтажа, к нему можно довольно быстро подключить дополнительные блоки. 

За устойчивое горение на запуске и стабильную частоту вращения ротора турбокомпрессора отвечает свободно программируемый логистический контроллер в составе системы управления. Энергоустановка оснащена программным обеспечением, которое позволяет с любого устройства и расстояния управлять оборудованием и оценивать его состояние. Эти компоненты, как и прочие комплектующие АПН-30, произведены в России, что обеспечивает надежность и безопасность оборудования, а также независимость от импортных деталей. 

Надежность в экстремальных условиях 

АПН-30 обеспечивает стабильное электроснабжение в географически и климатически сложных условиях. Климатическое исполнение УХЛ4 по нормам ГОСТ 15150-69 позволяет установке в составе блочно-контейнерной системы работать без значительных потерь мощности при температуре от −50 до +40 градусов Цельсия. Ее рабочая температура составляет от +1 до +40 градусов Цельсия при относительной влажности воздуха не менее 30 и не более 80%. 

Газотурбинный электроагрегат по российским стандартам считается одним из наиболее экологически чистых источников энергии. АПН-30 как микрогазотурбинная установка благодаря высокой температуре сгорания топлива производит меньше выбросов, чем дизельные агрегаты. Помимо этого, его можно использовать в гибридных энергоустановках с ВИЭ (возобновляемыми источниками энергии): ветрогенераторами, солнечными панелями и аккумуляторами для накопления электричества. Электроагрегат обеспечит стабильное электроснабжение в период низкой выработки ВИЭ или при высоком спросе на энергию. 

Приемочные испытания блок-контейнерной электростанции на базе АПН-30 на площадке СКБ «Турбина». Фото: СКБ «Турбина»

АПН-30 подходит для обеспечения электроэнергией не только небольших и средних нефтяных и газовых месторождений, но и других промышленных предприятий, где есть доступ к газу. В случае отключения электроэнергии электроагрегат обеспечит электричеством инфраструктуру завода как источник аварийного питания. 

Челябинская «Турбина» — единственное в России и странах СНГ предприятие, которое разрабатывает и производит малогабаритные газотурбинные двигатели и многофункциональные газотурбинные электроагрегаты. Приемочные испытания АПН-30 проходили на предприятии при участии заказчика и успешно завершились в июне. Следующим этапом станет проведение опытно-промышленной эксплуатации на автоматической газораспределительной станции в Краснодарском крае. До конца этого года планируется включить электроагрегат в реестр российской промышленной продукции.