От редакции

6 Cовременные решения для энергетики и нефтегазового комплекса

А. Ю. Куптышев, д.т.н., главный редактор – журнал «Турбины и Дизели»

 

Интервью

8 Ассоциация «Глобальная энергия»: это не только премия. Мы вместе стремимся сделать мир лучше

С.Б. Брилев, д-р ист. наук — Ассоциация «Глобальная энергия»

 

Паротурбинные установки

12 Деаэрационные сборники конденсата в составе конденсаторов паровых турбин производства АО «УТЗ»

М.Ю. Степанов, Д.Е. Турушкина, А.А. Чубаров, И.В. Шамшурин, А.А. Горбунов — АО «Уральский турбинный завод»

Ключевые слова: паровая турбина, конденсаторная группа, гидравлический пароперепускной клапан, конденсатор, деаэрационный сборник конденсата

Аннотация

В статье показано негативное влияние повышенного содержания кислорода в основном конденсате на металл оборудования и трубопроводов, обосновывается эффективность применения деаэрирующего устройства в тракте основного конденсата на участке до деаэратора, предлагается использование имеющегося оборудования для деаэрации без установки дополнительного. Для деаэрации предложено использовать сборник конденсата конденсатора особой конструкции.

Описан принцип работы деаэрационных сборников конденсата, представлен обзор трех типов конструкций и основных элементов деаэрационных сборников конденсата, применяемых для разных типов конденсаторов паровых турбин производства АО «Уральский турбинный завод», их основные технические характеристики и способы присоединения к конденсатору.

Приведено описание устройства гидравлического пароперепускного клапана, отделяющего паровое пространство корпуса конденсатора и сборника конденсата для осуществления подогрева основного конденсата выше температуры насыщения пара в корпусе конденсатора за счет использования тепла постоянных дренажей и рециркуляции основного конденсата на теплофикационных режимах для повышения эффективности работы ПТУ.

 

18 Современный подход к модернизации паротурбинных установок: опыт Уральского турбинного завода

И.С. Заплатин, Д.Д. Кварталов, Х.К. Панэке Агилера, М.Ю. Степанов, М.В. Шехтер — АО «Уральский турбинный завод»

Ключевые слова: турбоустановка, компоновка, тепловая схема, ДПМ, КОММод, реновация, реконструкция, техническое перевооружение, когенерация

Аннотация

Устаревание оборудования электростанций является острой проблемой энергетики. Эффективным инструментом по борьбе с физическим износом и по поддержанию агрегатов в работоспособном состоянии является проведение модернизаций. В российской энергетике модернизации основного оборудования получили большое распространение в последние годы, в том числе по государственной программе обновления мощностей.

Ввиду специфики условий каждой конкретной электростанции, проекты модернизаций требуют индивидуального подхода. Тип существующего основного и вспомогательного оборудования, условия его эксплуатации, особенности станционной инфраструктуры – эти и многие другие факторы накладывают свой отпечаток на объем проводимых работ.

В результате разработка мероприятий по модернизации часто сталкивается с неочевидными проблемами на своем пути.

В статье рассмотрены наиболее интересные с технической точки зрения проекты по частичной модернизации паротурбинных установок, разработанных АО «УТЗ» за последние несколько лет. Описаны мероприятия, проводимые для распространенных на электростанциях России и стран СНГ турбоустановок широкого диапазона мощностей. Показаны возникшие проблемы и найденные решения.

 

26 Повышение аэродинамической эффективности блока клапанов с поворотными заслонками для паровых турбин

В.Г. Грибин (д.т.н.), О.М. Митрохова (к.т.н.), П.М. Нестеров, М.О. Белова — Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Ключевые слова: паровая турбина, блок клапанов, дисковый затвор, поворотная заслонка, обод, канавки, стопорно-регулирующий клапан, коэффициент гидравлического сопротивления

Аннотация

В статье рассмотрены варианты оптимизации конструкции блока клапанов с дисковыми затворами (поворотными заслонками). Клапаны такого типа достаточно широко применяются отечественными и ведущими зарубежными производителями мощных паровых турбин.

Для анализа газодинамических характеристик применено численное моделирование с применением методов RANS. Особое внимание уделено исследованию влияния конструктивных особенностей проточной части на характеристики клапана. Рассмотрены возможности изменения вихревой структуры и, как следствие, аэродинамических потерь за счет выполнения специальных канавок на обтекаемой поверхности.

Результаты расчетов демонстрируют улучшение технических характеристик: снижение коэффициента гидравлического сопротивления на 7,5% и увеличение относительного расхода рабочего тела на 3,8% при полном открытии клапана. Установлено, что предложенные изменения в конструкции позволяют стабилизировать поток, уменьшить вихревые образования за регулирующей заслонкой и аэродинамические усилия, действующие при различных углах ее открытия.

Полученные результаты показывают целесообразность применения разработанных решений не только при проектировании новых турбин, но и при модернизации существующщих, так как не требуют изменения конструкции корпусных деталей блока клапанов.

 

34 Конденсатор для паровых турбин с осевым выхлопом разработки и производства АО «УТЗ»

М.Ю. Степанов, А.А. Чубаров, И.В. Шамшурин, Е.О. Нехорошков, А.А. Горбунов — АО «Уральский турбинный завод»

Ключевые слова: трубный пучок, осевой конденсатор, осевой выхлопной патрубок, фикс-пункт, тепловые расширения турбины, система компенсации тепловых расширений

Аннотация

В статье представлен обзор конструкции осевого парового конденсатора, предназначенного для комплектации турбин с выхлопом, направленным вдоль оси валопровода, при новом строительстве электростанций, в том числе атомных станций малой мощности. Приводятся технические характеристики конденсатора.

Рассмотрены конструктивные особенности конденсатора, включая общие схемные решения, компоновку трубного пучка, а также элементы конструкции конденсатора, предназначенные для компенсации тепловых расширений системы турбина-конденсатор при эксплуатации. Показана организация движения отработавшего пара внутри корпуса конденсатора, особенности отвода конденсата пара в трубном пучке с использованием конденсатоотводных щитов, приведено описание работы системы отвода паровоздушной смеси с использованием коллекторной системы отвода повышенной надежности. Показана также особенность установки конденсатора на опорные конструкции и организации фикс-пункта для реализации системы компенсации тепловых расширений турбины с конденсатором, приведена конструкция сборника конденсата, как основного элемента опирания конденсатора. В работе приведены способы контроля конденсатора перед вводом в эксплуатацию.

 

Технологии

42 Прочностной анализ и моделирование процесса регулирования запорной задвижки с использованием Рython и ПО Repeat

Н.С. Бастрон, Б.В. Герасимович, И.В. Мелихов, О.О. Насыпайко, К.К. Попов — ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»

Ключевые слова: запорная задвижка, арматура трубопроводная, прочностной анализ, Python, Repeat, цифровое моделирование, автоматизация расчетов, переходные процессы, цифровой двойник, инженерная верификация

Аннотация

В статье предлагается практическая методика инженерной проверки запорной задвижки, объединяющая аналитический прочностной расчет и моделирование переходныхпроцессов в цифровой среде. Разработано автономное Python приложение с модульным интерфейсом, библиотекой материалов и вычислительным ядром для сопоставления напряжений в корпусе, крышке и шпинделе с допустимыми по нормам значениями. Динамическая модель в ПО Repeat включает инерционное звено первого порядка и типовые возмущения (ступенчатое изменение давления, гармонические пульсации и пр.), что позволяет оценивать качество перехода по времени установления, перерегулированию и интегральной ошибке. Согласование автоматизированных расчетов с ручными показало расхождение в пределах инженерной точности.

Настройка постоянной времени обеспечивает компромисс между быстродействием и сглаживанием перепадов давления. Методика снижает трудоемкость инженерного анализа от часов к минутам и формирует легковесный цифровой двойник для верификации проектных решений и настройки режимов с перспективой интеграции с CAD/CFD.

 

48 Особенности применения базовых нормативно-технических документов для проектирования трубопроводов ПТУ

М.Ю. Степанов, М.В. Шехтер, А.А. Гольдберг, И.С. Заплатин, Х.К. Панэке Агилера — АО «Уральский турбинный завод»

 

52 Как оцифровка архивов сокращает сроки проработки заявок и поставки запчастей: опыт АО «УТЗ»

Р.Т. Алпысбаева, А.М. Беляев, И.А. Пазенко, В.Г. Рубцов — АО «Уральский турбинный завод»

Ключевые слова: паровые турбины, запасные части, цифровизация, база данных, каталог запчастей, приложение, оптимизация

Аннотация

В условиях разнородного парка паровых турбин, включающего как устаревшие, многократно модернизированные агрегаты, так и современные энергоблоки, обеспечение точных и своевременных поставок запасных частей остается критически важной задачей. В статье представлен опыт Уральского турбинного завода по цифровой трансформации системы работы с запасными частями, позволившей преодолеть ключевые проблемы: разрозненность технической документации, отсутствие учета индивидуальных изменений конструкции, а также длительные сроки отработки запросов.

Особое внимание уделяется уникальности каждой турбины – даже в пределах одной серии оборудование может существенно отличаться, что связано с его модернизациями и доработками в процессе эксплуатации. Представлены основные шаги обработки запросов на запасные части для паровых турбин до реализации автоматизации процессов. Описаны ключевые этапы создания базы данных и основанного на ней приложения по отработке запросов на запчасти. Показаны достигнутые результаты внедрения: сокращение сроков технической проработки запросов, сведение к нулю ошибок в поставках, возможность формирования индивидуальных каталогов с учетом всех особенностей конкретной турбины.

 

Эксплуатация, сервис

58 Модернизация подшипника турбины ГТЭ-160 с применением полимерных антифрикционных материалов

С.П. Прытков — ООО «ТурбоСервис Рус»

 

60 Турбинное масло Taif Rave 46EP – решение проблемы пульсаций в маслосистеме ГТУ Siemens

И.А. Степанков — ООО «C-Техникс»

 

Газотурбинные установки

62 Внешние причины изменения ресурса двигателя ГТД-110

И.В. Будаков, С.М. Скирта — АО «Стенд»

П.Г. Михеев, М.И. Будаков — Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина

С.К. Морозов — ООО «СНаТЭК»

Ключевые слова: газотурбинная установка, воздухозаборный тракт, входная улитка компрессора, однозначная и стабильная работа компрессора, эквивалентная мощность ГТУ

Аннотация

В работе показано, как целенаправленный анализ аэродинамических потерь и структуры входного воздухозаборного тракта ГТД-110 позволяет оценить располагаемую мощность двигателя и отслеживать его межремонтный ресурс. На основании сопоставления эксплуатационных данных с расчетными характеристиками выявлены зоны перераспределения скоростей и локальные источники потерь, решение которых приводит к стабилизации рабочей точки компрессора и снижению пульсаций. Введен показатель эквивалентной мощности, позволяющий корректно оценивать суммарное влияние внешних ограничений и оптимизировать учет наработки при повышенных нагрузках.

Предложены конструктивно-газодинамические мероприятия по модернизации ВЗТ и рекомендации по внедрению мониторинга, реализация которых обеспечит снижение потерь полного давления, повышение эффективности и надежности ГТД-110, а также продление межремонтных интервалов. В работе приведены количественные расчеты, показывающие снижение потерь полного давления и рост располагаемой мощности; внедрением дополнительных мер предполагается повысить межремонтный интервал и ресурс до проектных значений.

 

68 К вопросу о модернизации камеры сгорания газовой турбины Т32: развитие экспериментальной базы Невского завода

Н.Н. Пономарев (к.т.н.), В.К. Юн (д.т.н.) — АО «Невский завод»

Ключевые слова: модернизация ГТД, камера сгорания, повышение КПД, форсунка, стенд огневых испытаний, потери давления

Аннотация

Для повышения экономичности и надежности ГТД Т32 в процессе модернизации необходимо провести ряд мероприятий по усовершенствованию камеры сгорания, в частности, усовершенствовать диффузионный наконечник форсунки для исключения образования трещин и отложения сажи. При уменьшении или полном прекращении сброса воздуха из корпуса камеры сгорания (что позволяет повысить КПД и снизить температуру перед турбиной высокого давления) возникла необходимость проверки границы бедного срыва пламени в форсунках, полноты сгорания топлива и концентрации оксидов азота и углерода в продуктах сгорания. Камеры сгорания с предварительным смешением имеют повышенный уровень потерь давления, что отрицательно сказывается на КПД турбины. Необходимо определить реальный уровень потерь, их источник и предложить мероприятия по снижению.

Для решения этих вопросов был разработан проект стенда для огневых испытаний форсунок, позволяющий моделировать их работу на режимах, соответствующих режимам в ГТД. Стенд должен оснащаться воздуходувками, измерителями расходов воздуха и природного газа, электрическими подогревателями, запорной и регулирующей арматурой и контрольно-измерительными приборами. Отсек стенда обеспечивает моделирование противотока и равномерное по окружности втекание воздуха в форсунку. Стенд снабжен имитатором камеры сгорания и дроссельным устройством, позволяющим повысить избыточное давление в форсунке до 80 кПа.

 

Представление компании

76 Комплексный подход при ремонте газовых турбин иностранного производства

Д.А. Бернгардт, Д.В. Симонов, Е.Д. Ноздря, А.В. Цыганков — ООО «ЦентрИнжиниринг»

 

Выставки, конференции

80 Невская энергетическая перспектива-2025: развитие энергетического комплекса Российской Федерации

Д.А. Капралов — Журнал «Турбины и Дизели»

 

Гидротурбинные установки

84 Амплитудно-модулированные сигналы в спектре вибраций поворотно-лопастной гидротурбины

Д.В. Вишневский, А.А. Конаков — ОАО «НПО ЦКТИ»

Ключевые слова: поворотно-лопастная гидротурбина, спектр вибраций, подпятник, генераторный подшипник, лопастная частота, сегментная частота, амплитудная модуляция

Аннотация

В статье описываются результаты натурных вибрационных испытаний вертикального гидроагрегата, оборудованного поворотно-лопастной гидротурбиной. Показано, что при оценке по суммарному размаху оценка вибрационного состояния подпятника оказывается «удовлетворительной», тогда как при учете размаха отдельных гармонических составляющих она становится «недопустимой» (из-за большой гармоники на частоте 25 Гц).

В то же время спектральный анализ позволяет диагностировать техническое состояние гидроагрегата. В частности, показано, что колебания на частоте 25 Гц связаны с неудачной установкой сегментов подпятника. Та же проблема неверной установки сегментов обнаруживается на генераторном подшипнике, причем на этом узле, имеющем такое же количество сегментов, что и подпятник, превалируют колебания на частотах 21,875 и 28,125 Гц. Возникновение этих частот связано с явлением амплитудной модуляции несущей сегментной частоты 25 Гц оборотной частотой 3,125 Гц, связанной с механическим небалансом ротора генератора. При этом неверная установка сегментов на генераторном подшипнике объясняется тем, что только четыре сегмента из восьми были оборудованы температурными датчиками, позволяющими оценивать нагруженность сегментов и выставлять их на одинаковом расстоянии от вала. Четыре других сегмента выставлялись практически наугад, что и становилось причиной повышенной вибрации.

 

Новые разработки

90 Компания «ИНГК» на ПМГФ-2025: инновации для энергетики России

Д.А. Капралов — Журнал «Турбины и Дизели»

 

История

96 Паровые турбины и турбоустановки Уральского турбинного завода: разработка, производство, модернизация, эксплуатация и сервис

М.Ю. Степанов, М.В. Шехтер — АО «УТЗ»