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

  • 27/07/2020

    Нанокерамика томских учёных продлит жизнь аппаратам ИВЛ

    Подшипники, служащие десятилетиями, будут производить физики Томского госуниверситета (ТГУ), уже есть предварительные договоренности об использовании их в составе отечественных аппаратов ИВЛ и авиакосмической техники.
    435
  • 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.
    1775
  • 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.
    484
  • 28/07/2020

    Семинар «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики»

    ​​Международный научный семинар состоится с 21 по 26 сентября 2020 года в Казанском государственном энергетическом университете. Тема: «Надежность энергоснабжения потребителей в условиях их цифровизации» Семинар учрежден при Институте систем энергетики им.
    402
  • 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».
    1493
  • 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.
    336
  • 29/07/2019

    Академический союз

    ​В конце мая этого года в Петрозаводск съехались больше 30 наиболее авторитетных ученых России и Беларуси. Российскую академию наук представляли президент РАН А.М. Сергеев, вице-президенты РАН В.П. Чехонин и И.
    651
  • 06/05/2019

    В Санкт-Петербурге прошло заседание Консультативного научного совета Фонда «Сколково»

    ​В Санкт-Петербургском научном центре РАН состоялось выездное заседание Консультативного научного совета Фонда «Сколково». Члены совета подвели предварительные итоги 2018 года, обсудили памятные и праздничные мероприятия, побывали в Академическом университете.
    1173
  • 27/08/2018

    Форум «Технопром» начал работу в Новосибирске

    Стартовал первый день работы VI Международного форума технологического развития "Технопром-2018" в МВК "Новосибирской области". 27 августа врио губернатора Новосибирской области Андрей Травников, министр науки и высшего образования Михаил Котюков, помощник Президента РФ Андрей Фурсенко и первый заместитель Председателя Госдумы РФ Александр Жуков примут участие в работе в первый день VI Международного форума технологического развития "Технопром-2018".
    1933
  • 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.
    864