В 2018 году "Силовые машины" начали разработку отечественной технологии изготовления газовых турбин и за пару лет заметно продвинулись в формировании полного цикла производства: от подготовки конструкторской документации энергоустановок до их серийного выпуска. 

Последнее время компания активно работает над организацией производства газовых турбин мощностью 65 МВт (ГТЭ-65) и 170 МВт (ГТЭ-170). Собран коллектив высококвалифицированных специалистов, полностью разработана конструкторская документация ГТЭ-170, ведутся работы по повышению параметров ГТЭ-65, собран пул научно-исследовательских и промышленных организаций, участвующих в улучшении проектных характеристик нового оборудования, определен перечень поставщиков комплектующих для энергоустановок и основного технологического оборудования для сборки машин, завершается модернизация цеха сборки газовых турбин на производственных мощностях Ленинградского Металлического завода (ЛМЗ), головные образцы машин запущены в производство. 

Напомним, в декабре 2019 года "Силовые машины" выиграли конкурс Минпромторга на 5 млрд рублей субсидии для проведения научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ (НИОКР) в рамках производства газовых турбин большой мощности. 

"Минпромторг как головное ведомство российской промышленности оказывает нам большую консультационную поддержку, помогая сориентироваться в том, на какие отечественные компании стоит обратить внимание, кого пригласить на наши конкурсы, чтобы максимально задействовать российский промышленный потенциал", - рассказал ТАСС главный конструктор - начальник специального конструкторского бюро (СКБ) газотурбинных установок "Силовых машин" Николай Фокин

Задача "Силовых машин" - сделать на 100% отечественную турбину, полностью из комплектующих российского производства. 

Первым шагом в разработке отечественных газовых турбин стало формирование собственной команды конструкторов. Отбор был тщательный: предпочтения отдавались не только высокому уровню компетенций и знаний, но и желанию кандидатов создать качественный продукт для энергорынка. В результате в команду СКБ газотурбинных установок и отдел газовых турбин технического управления вошли более 120 человек из разных городов страны, имеющих опыт работы в проектах по созданию авиационных и энергетических газотурбинных двигателей в российских и зарубежных компаниях. 

Как сообщил генеральный директор "Силовых машин" Тимур Липатов в интервью ТАСС в 2019 году, "отбор в конструкторское бюро был, наверное, не менее жестким, чем в отряд космонавтов". 

"Это специалисты высочайшего уровня. Типичный профиль - технический вуз, красный диплом, научная степень, лауреат престижного профессионального конкурса. И что крайне важно, это люди, которые искренне верят в возможности и перспективы российской промышленности и энергетики", - сказал он.  

Лучшие умы страны не только создают проекты новых газовых турбин, но и совершенствуют имеющиеся разработки, повышая их технические характеристики. Помощь в этом вопросе СКБ оказывают порядка 40 ключевых научно-исследовательских и промышленных организаций: Сибирское отделение РАН, НПО ЦКТИ, НИИ КМ "Прометей", ЦИАМ, ВТИ, ЦНИИТМАШ, ВИАМ, Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого, Уральский федеральный университет и многие другие. Так, Самарский университет участвует в создании компрессоров для газовых турбин, ВТИ и ЦИАМ проектируют камеру сгорания ГТЭ-65, ЦКТИ стал экспериментальной площадкой для испытания лопаток компрессора и турбины, элементов камеры сгорания. Впоследствии перечень этих работ будет расширяться.  

Для выполнения аэродинамических и прочностных расчетов "Силовые машины" приобрели вычислительный кластер с пиковой производительностью 170 терафлопс, который стал мощнейшим в машиностроительной отрасли России. Сейчас суперкомпьютер загружен на 90-95% от производственной мощности и выполняет сложнейшие расчеты по турбине и по оптимизации компрессора, а также расчеты, необходимые для проектирования камеры сгорания. 

Первый пошел 

СКБ полностью разработало конструкторскую документацию для газовых турбин обоих типов - ГТЭ-65 и ГТЭ-170. Техническая подготовка производства для газовой турбины ГТЭ-170 на данный момент выполнена на 80% и будет завершена до конца текущего года. Головной образец турбины этого типа уже запущен в производство. 

"В настоящий момент в производстве находятся лопатки компрессора и турбины, диски ротора. Кроме того, в рамках работы над ГТЭ-170 мы опробовали несколько новых для нас технологий, сейчас оцениваем качество выполнения этих работ", - рассказал главный конструктор Фокин. 

Хороший задел 

Головной образец турбины мощностью 65 МВт изготовили еще в 2012 году, но его испытания завершены не были. Теперь "Силовые машины" провели ревизию установки, устранили выявленные дефекты в системе маслообеспечения - и готовы уже осенью вернуться к опытным испытаниям. 

"Замечания в основном были связаны с повышенным расходом масла, но мы решили этот вопрос, изменив систему маслоснабжения. Сейчас ГТЭ-65 находится на стадии сборки, планируем, что к сентябрю машина будет готова к продолжению испытаний. На ней мы проверим правильность принятых нами конструкторских решений", - сообщил главный конструктор "Силовых машин".​​​ 
​​
ротор1.jpg
 ​
Ротор ГТЭ-65 у разгонно-балансировочного стенда  

​​Совместно с научными организациями "Силовые машины" продолжают доработку различных элементов этого типа турбины. В ближайшее время компания намерена определиться с вариантом конструкции камеры сгорания. Этот ключевой элемент газовой турбины создается с нуля. 

"Сейчас мы имеем два эскизных проекта камеры сгорания. В ближайшее время проведем научно-технический совет, на котором определим, с какой пойдем дальше. А пока продолжаем работать с обоими вариантами, пробуя разные решения. Нам предстоит выбрать ту камеру сгорания, которая гарантированно обеспечит высокую надежность с низким уровнем выброса вредных веществ", - сказал Фокин.​ 

Уникальные решения для "горячей" части 

"Силовые машины" совместно с научными предприятиями продолжают работу над созданием технологии литья для лопаток - еще одного неотъемлемого элемента так называемой "горячей" части турбины. Локализация производства горячего тракта установки считается наиболее сложной задачей в работе по созданию отечественных газовых турбин большой мощности. 

"Лопатки ротора газовой турбины работают в достаточно жестких условиях, сочетающих высокие нагрузки и температуры, не характерные для остальных компонентов турбины, - поясняет главный конструктор газотурбинных установок Николай Фокин. - Линейная скорость вершины лопатки достигает 390 метров в секунду, а скорость потока газа - 600 метров в секунду. Температура газа может превышать 1200 °С. Кроме того, материал лопатки должен иметь высокое сопротивление коррозии и эрозии, высоким усталостным напряжениям и ударным нагрузкам. Для производства таких лопаток используются литейные упрочняемые никелевые жаропрочные сплавы с монокристаллической, направленно кристаллизованной или равноосной структурой. Компрессорные же лопатки работают в более щадящих условиях: от их материала требуется высокая прочность до температур порядка 600 °С, высокая ударная прочность и сопротивление усталости".​​ 

Производство компрессорных лопаток было освоено "Силовыми машинами" ранее. Сейчас компания работает над созданием технологии литья лопаток горячего тракта. 

​"Мы заключили договор с научным предприятием из контура ОДК (входит в Ростех - прим. ТАСС) на отработку и создание технологии литья наиболее сложных больших лопаток. Партнеры уже приступили к отработке технологии по двум ступеням - третьей и четвертой. Определен поставщик литых заготовок первой и второй ступеней для головного образца. Им также станет отечественное предприятие, работающее в авиационном и оборонном комплексах", - сказал главный конструктор. 

При этом остается ряд системных вопросов, в частности - требования к серийности и себестоимости производства, поэтому принято решение о создании производства литых заготовок лопаток из жаропрочной стали на площадях Ленинградского Металлического завода. В настоящее время выполнен технический проект литейного цеха, заказана оснастка для изготовления литых заготовок, идет выбор технологии производства и оборудования. Проект будет реализован в течение 2020–2022 года, чтобы в 2022 году выйти на серийный выпуск литых заготовок и лопаток горячего тракта. В состав литейного производства войдут литейный цех и лаборатория, оснащенная контрольно-измерительной техникой для контроля качества. 

"На первом этапе мы освоим технологию производства лопаток горячего тракта газовых турбин ГТЭ-65 и ГТЭ-170, в дальнейшем планируем расширение линейки для сервиса и ремонта газовых турбин других производителей", - поясняет Николай Фокин.​​ 

разрез турбины.png 
Разрез турбины ГТЭ-170​ 
​​
Обновление мощностей 

Производство газовых турбин ГТЭ-65 и ГТЭ-170 развернуто на Ленинградском Металлическом заводе в Санкт-Петербурге. Возродить производство оказалось несложно - история проектирования и выпуска таких машин на ЛМЗ началась в 1950-х, когда на предприятии создали первые газовые турбины мощностью 12 и 25 МВт. В поздние советские годы и в современной России ЛМЗ работал над созданием более мощных газовых турбин. Одна из них стала прототипом ГТЭ-65. 

"На ЛМЗ в свое время с нуля была сформирована крепкая база для развития отечественного газотурбиностроения: конструкторская, технологическая, производственная. В нашем распоряжении есть опыт предшественников, который предстоит преумножить, используя новые технологии и подходы, достижения научной мысли", - отметил Николай Фокин. 

Современный станочный парк ЛМЗ позволяет выполнять большинство необходимых операций в рамках изготовления газовых турбин. Но для полноценной работы и увеличения пропускной мощности предприятия "Силовые машины" разработали технологический проект дооснащения производств, который реализуется в настоящее время. 

Так, в феврале "Силовые машины" определили поставщиков и подписали договоры на поставку в 2020 году основного технологического оборудования для комплектования заготовительного и сборочно-сварочного производств. В марте заключен договор на модернизацию стенда для вертикальной сборки роторов турбин ГТЭ-65 и ГТЭ-170, его ввод в эксплуатацию запланирован на третий квартал. В феврале завершился монтаж стенда для сборки камер сгорания газовой турбины ГТЭ-170. 

Всего в рамках дооснащения производственных мощностей ЛМЗ закупается 48 дополнительных единиц станочного оборудования. 

Задел на будущее 

Первые отечественные газовые турбины большой и средней мощности "Силовые машины" рассчитывают выпустить уже в 2023 году. А их модифицированные версии с улучшенными характеристиками и повышенной мощностью - к концу 2024-го. К этому времени компания будет располагать производственными возможностями по выпуску до восьми таких энергоустановок в год. Пандемия, приведшая к ряду ограничений и мировому кризису, корректив в этот график не внесла. 

"Коронавирус не повлиял на наш проект, конструкторское бюро не простаивало ни одного дня, мы оперативно перевели коллектив на удаленную работу, обеспечив необходимый доступ к рабочим материалам и программам. Конечно, отдельные вопросы возникают, но они оперативно решаются и на планы точно не влияют. Наши предприятия работают, проект реализуется в соответствии с графиком", - пояснил Фокин.​ 

Спрос на отечественные газовые турбины в ближайшие годы обеспечит государственная программа модернизации тепловых электростанций (ТЭС), в рамках которой планируется обновить 41 ГВт мощностей на почти 2 трлн рублей. Но для активного участия отечественных производителей оборудования в программе требуется корректировка нормативной документации. Проекты с газовыми турбинами проигрывают на конкурсном отборе проектов модернизации - как более дорогостоящие в сравнении с проектами по модернизации котлов и паровых турбин. Но следует отметить, что эффективность использования природного газа в проектах парогазовых установок с газовыми турбинами в 1,5-2 раза выше в сравнении с традиционным паровым циклом. А это и более низкая себестоимость электроэнергии, и бережное отношение к ресурсам. Спрос на отечественное оборудование поддержит и четкое исполнение главного условия модернизации - использовать импортозамещенное оборудование при обновлении ТЭС. 

"Силовые машины" уже начали переговоры с энергокомпаниями о возможности поставок ГТЭ-65 и ГТЭ-170 для проектов госпрограммы. Но для вывода на рынок проверенного оборудования требуется создание экспериментальных станций с инновационными образцами газовых турбин, на которых установки будут работать длительно с выработкой электроэнергии. По словам Николая Фокина, компания готова инвестировать в строительство собственной экспериментальной станции, чтобы "обкатать" машины в различных конфигурациях. Но для этого требуется понятный механизм возврата инвестиций. 

Успешное освоение технологии производства газотурбинных установок российским предприятием снизит зависимость отечественной энергетики от импорта больших газовых турбин и повысит технологическую безопасность государства, уверены в "Силовых машинах". 

При этом компания не собирается останавливаться на обозначенных типоразмерах газовых турбин, чтобы соответствовать мировым и российским тенденциям развития энергетического комплекса. Запущен ряд научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ для создания версий ГТЭ-65 и ГТЭ-170, использующих в качестве топлива водород. Кроме того, "Силовые машины" заявляют о намерении создать мощную газовую турбину Н-класса: концептуальный проект и техзадание уже формируются. 

ТАСС 

Фото: "Силовые машины" ​​

Похожие новости

  • 22/09/2020

    Сибирское отделение РАН подключается к проекту СевГУ и Военмеха по созданию аэротакси

    Ученые Института теплофизики Сибирского отделения РАН во главе с академиком РАН, доктором физико-математических наук Дмитрием Марковичем примут участие в совместных проектах Балтийского государственного технического университета «Военмех» и Севастопольского госуниверситета в рамках группы «Аэронет» Национальной технологической инициативы (НТИ).
    414
  • 01/09/2020

    Недостающее звено в отечественном катализе: рассказывает замиректора ИК СО РАН Вадим Яковлев

    Центр коллективного пользования «Опытное производство катализаторов» на базе Института катализа СО РАН станет местом, где будут развивать широкий спектр новых каталитических технологий, отрабатывать их у себя до опытного и опытно-промышленного уровня и потом масштабировать их на профильных предприятиях.
    506
  • 04/12/2019

    Какие задачи ТЭК смогут решить сибирские ученые

    ​В Нижневартовске представители ведущих центров инновационного развития России договорились о сотрудничестве с крупнейшими предприятиями ТЭК Югры. Результатом встречи более 80 специалистов стал не только взаимный интерес к проектам друг друга, но и конкретные договоренности.
    601
  • 27/11/2016

    В Новосибирске создадут систему электронного охлаждения для коллайдера NICA

    ​​Ученые Института ядерной физики имени Г.И Будкера (ИЯФ СО РАН) изготовят систему электронного охлаждения и каналы транспортировки пучков для коллайдера NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility), сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.
    1897
  • 29/07/2020

    Российские учёные рассказали о своём участии в проекте ITER

    ​​Надежный, экологически чистый и мощный источник энергии – одна из главных потребностей человечества сегодня. В числе наиболее перспективных кандидатов на решение этой задачи рассматривают термоядерный синтез.
    633
  • 12/10/2020

    Царица наук на службе геологии. Интервью с врио ректора ТПУ Андреем Яковлевым

    Томский политехнический университет взял курс на создание максимально открытой образовательной среды. По мнению временно исполняющего обязанности ректора ТПУ доктора физико-математических наук Андрея Александровича Яковлева, это обеспечит прозрачность информационных потоков как для коллектива ведущего инженерного вуза страны, так и для студентов.
    439
  • 19/12/2018

    Кировский завод и Институт автоматики и электрометрии СО РАН обсудили возможности сотрудничества

    ​13-14 декабря 2018 г. состоялся визит делегации ПАО «Кировский завод» (г. Санкт-Петербург) в Институт автоматики и электрометрии (ИАиЭ) СО РАН. Представители руководства Кировского завода - директор по развитию Михаил Юрьевич Поставнин и директор по информационным технологиям Виктор Владимирович Верниковский - приняли участие в совместном научно-техническом совещании «Цифровая трансформация промышленных предприятий: теория и практика».
    1621
  • 31/08/2020

    Арктический НОЦ в Якутии начинает сотрудничество с вузами, научными институтами и предприятиями

    ​Вузы, научные институты и предприятия Петербурга будут участвовать в разработке технологий и продуктов по арктической тематике для Научно-образовательного центра (НОЦ) «Север», создаваемого в Якутии в рамках национального проекта «Наука».
    603
  • 08/07/2020

    Академик Валерий Крюков о будущем Арктики

    Пока Арктика остаётся территорией ресурсных мегапроектов, реализуемых крупными компаниями, даже их относительные успехи не будут приводить к развитию региона в целом, отметил в ходе научного семинара Департамента мировой экономики НИУ ВШЭ Валерий Крюков, российский экономист, академик РАН, доктор экономических наук, профессор Факультета мировой экономики и мировой политики НИУ ВШЭ.
    1205
  • 04/06/2018

    Анатолий Вандакуров: задел СО РАН необходимо использовать

    ​Руководители новосибирских предприятий подтвердили свою заинтересованность в реализации проектов Института ядерной физики и Института Физики полупроводников СО РАН. "Центр цифровых технологий, о котором шла речь, может быть только мирового уровня", - убежден депутат Законодательного собрания Новосибирской области, генеральный директор ПАО "Октава" Анатолий Вандакуров.
    914