Не так давно ко мне обратился один из клиентов с просьбой оценить полученное им коммерческое предложение на строительство энергоцентра в Сочи. Его насторожила очень высокая стоимость проекта – более 200 млн. руб. за 2400 кВт электрической мощности.
Если речь идёт только об электрогенерация, то я согласен, это дороговато. Однако если в состав энергоцентра включены водогрейные котлы, АБХМ и прочее дополнительное оборудование, то такая цена может оказаться вполне адекватной. В общем, необходимо было лично посмотреть спецификацию. Открыв файл с ТКП, я был крайне удивлён: для энергоснабжения сочинского санатория клиенту предложили приобрести газотурбинную установку МИГ-Т800К на базе танкового двигателя ГТД-1250.
Не скрою, что я считаю такое инженерное решение очень странным с точки зрения обычного здравого смысла. Далее я привожу обоснование своей позиции, изложенное максимально доступным языком, поскольку представитель клиента не имеет базового технического образования.
Первый раз с идеей использовать танковые газотурбинные двигатели в малой энергетике я столкнулся ровно три года назад - в марте 2015 года. Тогда на совещании в ОАО "РЖД" один из разработчиков этой техники предлагал железнодорожникам применить данное оборудование для энергоснабжения объектов ж/д инфраструктуры. Конечно же, ничего из этого не получилось, так как в РЖД работают вполне здравомыслящие люди (иначе поезда у нас уже давно не ходили бы). Потом я узнал о попытке использовать эти турбины на "северах" - в Якутии. И опять данная идея была отвергнута. Как мне казалось, ввиду её явной бесперспективности. Но теперь я вижу, что желание навязать заказчикам совершенно негодное оборудование сохраняется до сих пор.
Использование газовых турбин в качестве танковых двигателей
Дело в том, что танковые газовые турбины ГТД-1000 и ГТД-1250 были разработаны в 1970-х и в начале 1980-х годов специально для советских танков серии Т-80. Цель была простая - придать этим танкам "большую динамику" по сравнению со стоявшими тогда на вооружении основными боевыми танками Т-64 и Т-72, оснащёнными обычными дизелями. И эта цель была достигнута - у Т-80, Т-80БВ и Т-80У скоростные характеристики значительно улучшились, приблизившись и даже превзойдя американские танки М1 и М1А1 "Абрамс", а так же немецкие "Леопард-2".
Споры о целесообразности использования газотурбинных двигателей на танках не утихают до сих пор, поскольку, помимо очевидных преимуществ, при их эксплуатации вскрылись и серьёзные недостатки, в частности:
- Стоимость ГТД существенно выше, чем у обычных танковых дизелей.
- Расход топлива у газотурбинного двигателя в 1,6 - 1,8 раза выше, чем у обычного дизеля (а значит у танка в полтора - два раза меньше запас хода).
- Заметное снижение мощности при температурах свыше +15 градусов.
На самом деле точно такие же недостатки имеются и у любых газовых турбин, использующихся в малой энергетике (в том числе и ГТУ Capstone и OPRA). Но в "танковом" варианте эти проблемы особенно заметны.
На практике сама идея установки ГТД на танки была осуществлена только у нас и у американцев (М1 «Абрамс»). Все остальные страны создавали свои танки только на основе обычных дизелей. В конце концов, у нас в стране сами же танкисты отказались от идеи танковых ГТД. Даже Т-80 во второй половине 80-х годов стали оснащаться обычными дизелями (Т-80УД, выпускавшийся в Харькове). Поэтому современный российский танк Т-90 во всех модификациях имеет обычный дизель, и перспективный Т-14 "Армата" так же оснащён обычным дизелем. Концепция танкового ГТД сама собой тихо умерла.
В советское время было выпущено около 10 тыс. Т-80 различных модификаций. Из них около 3 тыс. Т-80 БВ до сих пор находятся на хранении, и около 200 Т-80У эксплуатируются в 4-й гвардейской танковой Кантемировской дивизии. Сейчас некоторая часть танков Т-80 БВ будет модернизироваться до уровня Т-80 БВМ с установкой на них улучшенного газотурбинного двигателя ГТД-1250ТФ.
Однако на складах хранится много двигателей ГТД-1000 и ГТД-1250, выпущенных ещё в СССР. Я полагаю, что таких двигателей может быть несколько сотен или даже тысяч. Вот их, скорее всего, ООО "Тех Инвест Сервис" и предполагает использовать для производства своих газотурбинных электростанций серии МИГ. Хотя, не исключено, что в Калуге могут быть заказаны и новые двигатели. Но что-то я в этом очень сомневаюсь.
Ограниченный ресурс - основная проблема всех танковых двигателей
Очевидным является следующий факт: энергетические газовые турбины и танковые ГТД создаются с совершенно разными целями и под совершенно разные требования.
Требования к энергетическим турбинам
Для газовых турбин, предназначенных для использования в энергетике, ключевыми являются такие параметры как длительный ресурс, высокий КПД, большие межсервисные интервалы и ремонтопригодность. То есть это те характеристики, которые задают хорошую экономику ГТУ. В принципе, это самое главное требование к любому энергетическому оборудованию - хорошие экономические показатели.
На самом деле даже авиационные турбины, использующиеся в энергетике - далеко не самый оптимальный вариант. При прочих равных условиях (надёжность, срок службы, цена) самые лучшие экономические показатели присутствуют только у газовых турбин, специально сконструированных для энергетики, а не у переделанных авиационных, или, тем более, танковых газотурбинных двигателей.
Требования к танковым двигателям
Танковые турбины создавались под совершенно другие требования, чем энергетические. Для них ключевое требование - максимальная мощность при минимальном размере и при более-менее приемлемых надёжности и сроке службы. То есть задача конструкторов - запихнуть как можно больше лошадиных сил в ограниченный объём моторного отделения танка.Чем больше мощность - тем выше скорость танка.Чем меньше объём моторного отделения – тем требуется меньше брони, а, значит, масса танка не будет слишком большой.
Поэтому идеальный танковый двигатель (хоть газотурбинный, хоть обычный дизельный) - очень мощный, но при этом очень маленький. Тем самым танк получает максимальную удельную мощность (л.с./т), обеспечивающий ему хорошие динамические характеристики. И газотурбинный двигатель ГТД-1250 вполне отвечает таким требованиям.
У всех танковых двигателей очень небольшой ресурс
Но за всё надо платить. И плата за компактность и мощность любого танкового двигателя - это, прежде всего, ограниченный ресурс. Конечно, танковый двигатель эксплуатируется в самых сложных условиях и на самых сложных режимах, которые "убивают" его быстрее, чем любой другой движок, даже тракторный. Но проблема ещё и в конструкции. Против законов механики не попрёшь, и сконструировать одновременно компактный и мощный танковый двигатель с моторесурсом хотя бы в 10 тыс. часов пока никому ещё не удалось.
Я уверен, что все танкисты радовались бы как дети, если бы ГТД-1250 имел хотя бы такой же ресурс, как у пермской газовой турбины Д-30 от самолёта Ту-134, которая используется для выработки электроэнергии в ГТУ-2,5 (Урал-2500) мощностью 2,5 МВт. Назначенный ресурс до капремонта у Д-30 в таком варианте составляет 30 тыс. часов.
Но, в тоже время, 30 тыс.ч - это мизер для современных газопоршневых установок. Например, у ГПУ Jenbacher JMS616, которая имеет такую же мощность, как Урал-2500, ресурс до капремонта в два раза выше - 60 тыс. часов. При этом электрический КПД у Jenbacher JMS616 тоже в два раза выше, чем у ГТУ Урал-2500 - 43% против 20%.
Почему танковым двигателям не нужен ресурс в десятки тысяч часов
Что касается танковой турбины ГТД-1250, то ей моторесурс даже в 5 тыс.ч совершенно не нужен. Все танкисты прекрасно понимают, что это было бы излишним требованием для любого танкового двигателя. Просто никто даже не рассчитывает, что танк проживёт на поле боя так долго. Для танка гораздо важнее мощность двигателя, которая позволит развить большую скорость. Именно благодаря скорости танк может выжить в бою и выполнить боевую задачу. Одна только броня не спасёт ни сам танк, ни его экипаж. Скорость очень важна.
А если ресурса двигателя не хватит, то его проще поменять, чем ремонтировать. Например, замена ГТД-1000 или ГТД-1250 на танках серии Т-80 даже в полевых условиях проводится всего за 2 - 3 часа. В первую чеченскую войну были случаи, когда такой двигатель на танке меняли всего за 1,5 часа. Снятый с танка двигатель можно или отремонтировать, или пустить на запчасти.
На самом деле гарантированный ресурс танкового двигателя ГТД-1250 составляет всего 500 ч, а назначенный ресурс до капремонта - 1000 ч. И это очень неплохо по сравнению с обычными танковыми дизелями, которые до капремонта "ходят" около 700 ч.
Почему ресурс танкового ГТД слишком мал для энеретики
Но для энергетики 1000 ч ресурса - это даже не смешно.
Конечно, если использовать ГТД-1250 для выработки электроэнергии, то условия его эксплуатации будут значительно лучше, чем в родном танке Т-80У: стабильная частота вращение, никаких рывков, никакой пыли, в качестве топлива - природный газ, а не солярка,. И, тем более, никто не стреляет подкалиберными и кумулятивными снарядами.
Пусть в результате такой "мягкой" эксплуатации ресурс ГТД-1250 увеличится в десять раз. Пусть даже в двадцать раз и достигнет 20 тыс. ч. Но это всё равно будет в 4 раза меньше, чем ресурс до капремонта у любого из газопоршневых двигателей Jenbacher 3-ей серии (80 тыс. часов).
Заявленный ресурс ГТУ МИГ-Т800К ничем не подтверждён
Ресурс любой техники необходимо проверять на практике
Необходимо понимать, что даже 20 тыс. ч ресурса для ГТД-1250 в составе ГТУ МИГ-Т800К ещё надо доказать. А для этого нужна статистика. Хотя бы три ГТД-1250 должны отработать без серьёзных проблем эти несчастные 20 тыс. часов до капремонта. Тогда хоть о чём-то конкретном уже можно было бы говорить. Но у ООО "Тех Инвест Сервис" нет ни одной установки с двигателям ГТД-1250, отработавшей, как положено (то есть без серьёзных технических проблем) эти самые 20 тыс. часов.
В коммерческом предложении указано, что ресурс до капитального ремонта у МИГ-Т800К составляет «по текущему состоянию, не более 40 тыс. часов» (так в оригинале). На основании чего сделано такое заявление, на совсем понятно. Складывается впечатление, что это просто неуклюжая попытка выдать желаемое (ресурс в 40 тыс.ч) за действительное.
То же самое касается представленного графика техобслуживания, согласно которому прикасаться к работающему ГТД-1250 требуется ну очень-очень редко. На практике такой график ТО никак не подтверждён. У ООО "Тех Инвест Сервис" нет ни одной газотурбинной установки с двигателем ГТД-1250, которая отработала бы хотя бы два-три года с подобным графиком регламентных работ. Про 40 тыс. ч я уже и не говорю. Это просто недостоверная информация.
На самом деле только опыт реальной эксплуатации является надлежащим основанием для установления интервалов техобслуживания, ремонтов и ресурса любого энергетического оборудования.
Ресурс газопоршневых двигателей Jenbacher
Например, для ГПУ Jenbacher 3-ей серии ещё пять лет назад назначенный ресурс до капремонта составлял 60 тыс.ч. Сейчас он продлён до 80 тыс. часов. Просто технические специалисты компании-производителя на практике убедились, что состояние газовых двигателей Jenbacher J312, J316 и J320 на 60 тыс. ч не требует капремонта. При своевременно и надлежаще сделанном среднем ремонте (30 - 40 тыс.ч) детали поршневой группы и головки цилиндров на данных двигателей уверенно "выхаживают" и до 80 тыс. ч.
Причём такое наблюдение было сделано не на одном объекте, а на десятках мини-ТЭЦ по всему миру. Например, в Московской области ГПУ Jenbacher JMS320 на одном из объектов выходили до капремонта 112 тыс. часов (кажется, это был завод по изготовлению йогуртов Эрман). Такой срок эксплуатации до капремонта, конечно же, является перебором, но он показывает реальный ресурс оборудования.
Ресурс газопоршневых двигателей MAN
В качестве примера можно рассмотреть и газопоршневые установки с двигателями MAN. Ещё десять лет назад производитель заявлял для этих движков ресурс до капремонта в 50 тыс. ч. Сейчас немца смело говорят о 60 тыс. часах. Но такое существенное продление моторесурса было сделано не на пустом месте и не с бухты-барахты, а на основании опыта эксплуатации сотен и тысяч газовых двигателей MAN по всему миру, в том числе и в России. Поэтому в данном случае нет никаких оснований сомневаться в добросовестности компании-производителя, заявившей об увеличении моторесурса своей техники сразу на 20%.
Реального опыта эксплуатации ГТД-1250 в составе ГТУ МИГ-Т800К ни у кого нет
ООО "Тех Инвест Сервис", насколько я понимаю, не имеет практического опыта эксплуатации ГТД-1250 в составе энергетической установки МИГ-Т800К. На сайте данной компании я не нашёл ни референц-листа, ни и вообще каких-либо упоминаний о использовании этого оборудования для энергоснабжения реальных объектов. Речь идёт всего об одной опытно-экспериментальной установке.
На основании чего тогда заявляется ресурс до капремонта в 40 тыс. часов и соответствующий график техобслуживания?
Странности коммерческого предложения МИГ-Т800К
В ТКП не упоминается ГТД-1250
Кроме того, я заметил очень существенное лукавство в коммерческом предложении данной компании из подмосковного Фрязино. В своём ТКП они нигде не упоминают об использовании двигателя ГТД-1250 в составе ГТУ МИГ-Т800К. Я подозреваю, что таким образом эти люди пытаются скрыть "танковое" происхождение своего оборудования, так как понимают, что любой грамотный технический специалист мгновенно придёт к выводу о всей несуразности данного инженерного решения. Хотя, справедливости ради надо сказать, что в своих рекламных материалах фрязинцы указывают на применение данной танковой турбины.
Не указан электрический КПД установки МИГ-Т800К
Есть и ещё одно лукавство. Я заметил, что в ТКП нигде не указан электрический КПД для установки МИГ-Т800К. А это важнейшая характеристика любого электрогенерирующего оборудования. Вместо неё в коммерческом предложении указан только общий КПД - около 90%. Но общий КПД - это сумма электрического и теплового КПД. Он не может характеризовать эффективность использования ГТУ в качестве источника электроэнергии. То есть потенциальному покупателю не предоставлена очень существенная информация о приобретаемом им оборудовании.
На самом деле такая детская хитрость, я уверен, связана с очень невысоким электрическим КПД у МИГ-Т800К. Я думаю, что это не более 25% на клеммах генератора. А по факту, с учётом потребления электроэнергии на собственные нужды (дожимной компрессор) и в условиях высоких температур в летнее время, хорошо если электрический КПД будет 20%. То есть летом в Сочи данная ГТУ будет производить в 3 раза больше тепла, чем электроэнергии. А зачем столько тепла летом на курорте? Там и так жарко. Наоборот, нужно много электроэнергии для работы кондиционеров.
Какую технику надо применять для энергоснабжения санатория в Сочи
ГПУ в малой энергетике более целесообразны, чем ГТУ
Я совершенно уверен, что оптимальный вариант для мини-ТЭЦ с мощностью в диапазоне от 100 - 150 кВт и до 30 - 40 МВт - это использование газопоршневых установок, а не газовых турбин. Экономика на ГПУ будет гораздо лучше, чем на ГТУ. Исключение составляет только нефтянка - там не всё так однозначно.
В пользу ГПУ свидетельствует более высокий электрический КПД, чем у ГТУ. Для тех же газопоршневых электростанций Jenbacher КПД составляет 41 - 46 % в зависимости от модели. Для "маленьких" ГПУ с двигателями MAN (мощность 50 - 530 кВт) и КПД поменьше - 35 - 39 %.
Даже у очень хороших импортных газовых турбин с единичной мощностью до 20 - 25 МВт реальный КПД хорошо если доходит до 30%. Обычно он держится в диапазоне 25-29%. Конечно, можно перейти на парогазовый цикл и повысить электрический КПД такой электростанции даже до 55%. Но в малой энергетике подобное увеличение электрического КПД потребует столь значительных капитальных затрат, что убьёт всякую экономическую целесообразность - срок окупаемости такого проекта растянется на десятки лет.
Поэтому использование ГПУ - это оптимальный вариант для малой энергетики, тем более "на югах", где мощность газовых турбин в летнее время очень сильно снижается.
Цена вопроса
Кроме того, нельзя не обратить внимание и на чудовищную цену, которую ООО "Тех Инвест Сервис" запросило за три своих установки МИГ-Т800К суммарной мощностью 2241 кВт (с учётом собственных нужд – часть электроэнергии уходит на работу дожимного компрессора). С учётом дожимных компрессоров цена получается почти 212 млн. руб. И это только само оборудование, то есть без проектирования, монтажа и пуско-наладки. Я бы ещё понял обоснованность такой большой суммы, если бы речь шла об импортных ГТУ. Но если предлагается отечественная техника, то такая большая стоимость ГТУ является просто неадекватной.
Дело в том, что 212 млн. руб - это 3 млн. EUR.
Да за такие деньги на условиях DAP Сочи можно купить ДЕСЯТЬ полностью комплектных газопоршневых установок Jenbacher JMS312 в открытом исполнении с номинальной мощностью по 635 кВт каждая.
То есть 6350 кВт установленной мощности !
- С гарантированным ресурсом до капремонта в 80 тыс. моточасов.
- С огромным складом запчастей в Москве (на 10 млн. EUR).
- С техническими специалистами Jenbacher, постоянно живущими в Сочи (у компании Макс-Моторс центральный офис находится в центре Сочи практически на Курортном проспекте в двух минутах ходьбы от сочинского цирка).
Конечно, никакого смысла покупать все 10 ГПУ Jenbacher JMS312 нет. Для того чтобы закрыть 2400 кВт в Сочи оптимальным вариантом будет 4 такие установки общей стоимостью около 100 млн. руб. (с НДС18%). Хотя, возможно, я бы предложил использовать ещё и пятую машину - в качестве резервной на период проведения регламентных работ на остальных ГПУ. Однако, кончено же, для выбора оптимального варианта было бы неплохо предварительно пообщаться с главным энергетиком и посмотреть на график электрических нагрузок объекта.
Вывод:
Про всякое использование ГТД-1250 в малой энергетике надо просто забыть. Я не представляю себе заказчика, который согласится стать подопытным кроликом и за свои же деньги приобрести энергетическое оборудование, не имеющее подтверждённого опыта успешной эксплуатации хотя бы в течение 3 – 5 лет, то есть, фактически, "кота в мешке".
С этого года на модернизированные танки Т-80БВМ будут ставить ГТД-1250ТФ. Вот это реальная тема!
А в малой энергетике надо использовать ГПУ.