От редакции

6 Журнал «Турбины и Дизели» – в перечне рецензируемых научных изданий ВАК

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

 

Интервью

8 Паровые турбины «УТЗ» – передовое оборудование ХХI века

Современные паровые турбины – высокотехнологичное оборудование ХХI века.

Энергия пара широко применяется во всем мире. Атомная энергетика, парогазовые и геотермальные электростанции, использование сбросного тепла промышленных предприятий, ТЭЦ на станциях по переработке промышленных и бытовых отходов - вот лишь малый перечень секторов активного применения паровых турбин сегодня и завтра.

 

Газотурбинные установки

10 Результаты локализации лопаточного аппарата ТВД и ТНД газотурбинной установки Т32 и предварительная оценка вариантов ее модернизации

С.С. Мурзин, В.В. Спирин АО «НЗЛ»

И.Ю. Кляйнрок (к.т.н.), М.Ю. Егорушков – ООО «Газпром энергохолдинг индустриальные активы»

Ключевые слова: рабочие лопатки, сопловые аппараты, ТВД, ТНД, технология точного литья, направленная кристаллизация, термобарьерное покрытие, оптимизация проточной части турбины

Аннотация

Рассмотрены основные мероприятия и результаты локализации лопаточного аппарата турбин высокого и низкого давления газотурбинной установки Т32 производства Невского завода, включая изготовление отливок, механическую обработку и нанесение покрытий. Одновременно с локализацией компонентов ГТУ проведена расчетно-аналитическая работа по обоснованию дальнейшего совершенствования конструкции и повышения характеристик газовой турбины, а также разработаны мероприятия поэтапной модернизации. Локализация лопаточного аппарата ТВД и ТНД была сложной, трудозатратной задачей, потребовавшей освоения новых технологических переделов, включая поиск потенциальных поставщиков материалов, изделий и услуг на территории России, а также большого объема исследований и испытаний опытных образцов. Поэтому модернизация газовой турбины должна осуществляться с максимальным использованием освоенных технологий, заготовок и материалов, оснастки и инструмента с целью минимизации повторных затрат на освоение новых, технологически сложных изделий.

16 Учет влияния вторичных течений при численном исследовании локальных характеристик осевой компрессорной ступени

И.С. Зубков, В.Л. Блинов (к.т.н.), О.В. Комаров(к.т.н.), К.Д. Аленевский - ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Ключевые слова: газотурбинная установка, осевой компрессор, ступень компрессора, численное моделирование, вычислительная газодинамика (CFD)

Аннотация

Важными достоинствами современных методов численных исследований турбомашин являются удовлетворительная точность, сравнимая с результатами натурных экспериментов, низкая ресурсоемкость и возможность воспроизводить особенности течения в контролируемых условиях. При этом наиболее существенным их недостатком будет зависимость от условий каждой отдельной задачи. В работе представлен краткий обзор подходов к моделированию турбулентных течений, а также выделены основные особенности и неточности, характерные для RANS-методов. Цель работы – определить влияние подвода воздуха через осевой зазор перед рабочим колесом ступени компрессора при ее расчете с помощью методов вычислительной газодинамики. В результате численных исследований определено качество моделирования локальных параметров ступени и особенностей течения с учетом подвода воздуха через осевой зазор при трех различных массовых расходах. Обозначены основные особенности построения модели, учитывающей данный подвод воздуха, сформулированы рекомендации о необходимости учета различных конструктивных особенностей компрессоров при численных исследованиях.

 

22 Применение многочастотных резонаторов для подавления автоколебаний в малоэмиссионных камерах сгорания

А.С. Кайдаш, В.А. Середенок (к.т.н.), В.В. Зюзьков (к.т.н.), И.В. Назаров – ПАО «Газпром»

Д.В. Скиба (к.т.н.), Т.С. Харисов – ООО «НПФ «Теплофизика»

А.Ю. Култышев (д.т.н.) – ООО «Газпром энергохолдинг индустриальные активы»

Ключевые слова: малоэмиссионная камера сгорания, виброгорение, коэффициент отражения, акустическая проводимость, пассивное подавление колебаний

Аннотация

Представлено новое техническое решение по подавлению неустойчивости горения в камерах сгорания с обедненной предварительной смесью и низким уровнем выбросов NO_x, а также методика расчета для проектирования такой системы. Предложенная схема позволяет уменьшить объем и площадь глушителей, прилегающую к зоне горения камеры сгорания. Это достигается за счет ряда глушителей, имеющих общее соединение с зоной горения. В отличие от жидкотопливных ракетных систем, в данной работе учтены низкое акустическое сопротивление форсунок (горелок топливно-воздушной смеси) и трехмерная геометрия системы глушителей. Достигнута хорошая согласованность результатов расчета и измерений на акустическом стенде. Результаты экспериментов с горением показывают, что эта конструкция может уменьшить колебания давления до 6 раз.

 

30 Повышение эффективности работы ГТЭ-160 на оптовом рынке электроэнергии и мощности для условий Затонской ТЭЦ

В.И. Быличкин, Ю.А. Макаркин – ООО «Пауэр Инжиниринг Технолоджиз»

В.Д. Буров, к.т.н. - ФГБОУ ВО Национальный исследовательский университет «МЭИ»

А.В. Озеров, Д.Р. Салихова – Затонская ТЭЦ, ООО «БГК»

Ключевые слова: газотурбинная установка, энергетические характеристики, комплексное воздухоочистительное устройство, охлаждение воздуха, испарительное охлаждение, повышение эффективности

Аннотация

В работе рассмотрен способ повышения эффективности работы ГТУ за счет охлаждения воздуха на входе в осевой компрессор. Повышение эффективности ГТУ в период стояния высоких температур наружного воздуха позволяет генерирующим компаниям снизить убытки, связанные с недовыработкой электроэнергии и недопоставкой мощности. Считается, что применение различных систем охлаждения циклового воздуха на входе в осевой компрессор актуально только для стран с жарким климатом. Однако значительное разнообразие климатических условий на территории РФ позволяет достигать высоких экономических показателей при реализации таких проектов. В работе рассмотрен пример внедрения испарительной установки на двух действующих энергоблоках ПГУ-220 Затонской ТЭЦ. Описана конструкция установленного оборудования, принцип его работы. Показан эффект от применения такой установки.

 

38 Генерация на базе отечественных газовых турбин. Новый энергетический стандарт – комплексная услуга энергоснабжения

А.Ф. Рамазанов – АО «ГТ Энерго»

Поддержка собственных технологических решений для энергетического комплекса нашей страны играет важную роль в обеспечении безопасности и бесперебойном энергоснабжении объектов различных отраслей экономики, а также в поддержании конкурентоспособности России на мировом рынке.

 

Паротурбинные установки

42 Анализ видов и последствий отказов при проектировании новых паротурбинных установок

Е.А. Сидоренко – ПАО «Калужский турбинный завод»

У.О. Будина – АО «Силовые машины»

Ключевые слова: FMEA, АВПКО, анализ видов и последствий отказов, надежность, паровые турбины, качество, отказы, неисправности, риски, проектирование, снижение ущерба

Аннотация

FMEA (англ. Failure Mode and Effect Analysis; рус. АВПКО — Анализ видов и последствий отказов) является инструментом повышения качества проектирования и снижения издержек в эксплуатации. Это достигается благодаря составлению перечня и дальнейшему анализу неисправностей, способных привести к отказу изделия в эксплуатации. При этом учитываются различные причины возникновения отказов, а их последствия рассматриваются на нескольких уровнях разукрупнения изделия. При выявлении недопустимых отказов принимаются меры по их предотвращению или снижению тяжести последствий еще на этапе проектирования. Порядок проведения FMEA описан в отечественной нормативной документации, как минимум, с 1995 года, однако нельзя сказать, что методология широко распространена на предприятиях энергомашиностроения. На Калужском турбинном заводе и в АО «Силовые машины» внедряется система управления надежностью, цель которой – обеспечить требуемый уровень надежности выпускаемой продукции и её дальнейшее повышение с охватом процессов на всех стадиях разработки и изготовления. В связи с этим процедура FMEA вносится в систему менеджмента качества Калужского турбинного завода как один из инструментов управления качеством выпускаемых изделий на стадии разработки.

50 Совершенствование модельного ряда электромеханических приводов производства АО «Уралэнергоремонт» для энергетического оборудования

Е.В. Литвинов, А.Г. Михайлов, А.В. Скляр - АО «Уралэнергоремонт

А.В. Турецков, к.т.н. - АО «Уралэнергоремонт», ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Ключевые слова: электромеханический привод, система регулирования, отбор пара, турбина, компрессор

Аннотация

В статье представлены текущие результаты работы АО «Уралэнергоремонт» по проектированию и внедрению современных электромеханических приводов (ЭМП), предназначенных для энергетического оборудования. Описаны преимущества применения ЭМП на турбоустановках в сравнении с классическим гидроприводом. Приведена классификация ЭМП по их типу с описанием конструкции и основных технических характеристик, показаны области их применений. На примере разработанного проекта перспективной электромеханической системы регулирования и защиты (ЭМСРиЗ) паровой турбины показано, что уже сейчас на базе ЭМП производства АО «Уралэнергоремонт» можно реализовать полностью безмасляную систему автоматического регулирования и защиты. Применение ЭМП открывает целый спектр возможностей по совершенствованию турбоустановок в части компоновочных решений, пожаробезопасности и уровня автоматизации.

56 Титановые сплавы и практика их использования в индустриальном паротурбиностроении

В.В. Травин (к.т.н.), А.И. Зможный, Г.А. Шевелев - ПАО «Калужский турбинный завод»

Ключевые слова: энергетическое машиностроение, титановые сплавы, служебные свойства, прочность, пластичность, свариваемость, ползучесть, износостойкость, силовая конструкция, оптимизация

Аннотация

Титановые сплавы активно внедряются в транспортное энергетическое машиностроение, в частности, в создание паротурбинных установок нового поколения. Они используются в таких высоконагруженных деталях и узлах, как лопатки, диски, корпусные конструкции, насосное оборудование, теплообменные системы. Благодаря многолетнему сотрудничеству ПАО «Калужский турбинный завод» и НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» созданы и внедрены в производство титановые сплавы псевдо-альфа класса. Их преимуществами являются высокая удельная прочность, термическая стабильность, низкая плотность, пониженный уровень температурных напряжений, высокая коррозионная стойкость в рабочих средах паротурбинных установок. Сплавы псевдо-альфа класса хорошо обрабатываются режущим инструментом и свариваются. Проблемные их свойства – сложный характер процессов ползучести, низкий коэффициент внутреннего трения, низкие антифрикционные свойства, химическая активность при высоких температурах, высокая стоимость. Практическое внедрение титановых материалов предполагает максимальное использование существующих преимуществ и нивелирование негативных факторов. В статье отражены основные положения, практика и проблемы использования титановых сплавов в данной сфере.

 

62 Особенности промышленных паровых турбин четвертого поколения производства Калужского турбинного завода

А.В. Романенко, Н.А. Шуленин, А.А. Волженцов, Р.С. Киселев – ПАО «Калужский турбинный завод»

Ключевые слова: промышленные ПТУ, особенности паровых турбин, ПТУ четвертого поколения, осевой выхлоп, бесподвальная компоновка, цельнофрезерованный бандаж, повышение мощности, экономичность установки

Аннотация

В работе представлена информация об истории развития паровых турбин Калужского турбинного завода, начиная с машин первого поколения от 1948 года до настоящего времени, с проектированием машин четвертого поколения. Приведена классификация машин по поколениям на основании анализа конструкции, определены основные отличия в части схемных решений, компоновок, проточных частей схем смазки и регулирования. Определены основные особенности турбин первых трех поколений и приведены технические решения для оборудования четвертого поколения. В ходе работы будут отдельно показаны такие направления развития турбин последнего поколения, как использование тепла выпара деаэраторов для подогрева подпитки, а также применение водокольцевых насосов. В части компоновочных решений рассмотрены варианты бесподвальной компоновки ПТУ с осевым выхлопом. Большинство инновационных решений применяется Калужским турбинным заводом при проектировании проточных частей турбин четвертого поколения, которые включают в себя обязательные газодинамические расчеты в современных программных комплексах.

 

70 Замена чугунных литых диафрагм давления паровых турбин стальными сварными диафрагмами – жизненная необходимость

В.Л. Мазуровский (к.х.н.), А.Р. Березин – АО «Уралэнергоремонт»

Ключевые слова: паровая турбина, диафрагма давления, фазовый переход, серый чугун, рост чугуна, графит, феррит, цементит, аллотропическое превращение

Аннотация

В зонах фазового перехода и после них до оконечных ступеней проточной части большинства отечественных паровых турбин устанавливаются диафрагмы давления, изготовленные путем заливки направляющих лопаток чугуном, для образования обода и тела диафрагмы. Чугунные литые диафрагмы более технологичны и значительно менее затратны в изготовлении, чем сварные диафрагмы. Однако, в течение длительной эксплуатации с чугуном происходят необратимые изменения, так называемый рост («распухание») чугуна. Это выражается в том, что в результате структурных изменений происходит его объемная деформация, вызывающая коробление диафрагм, накопление внутренних напряжений и, как следствие, растрескивание. В результате анализа структурных изменений в чугунных элементах диафрагм давления паровых турбин были установлены основные факторы, вследствие которых происходят структурные изменения чугунных составляющих диафрагм давления. Определена степень их влияния на механические и эксплуатационные характеристики диафрагм. Установлено, что после длительной эксплуатации чугунных литых диафрагм практически невозможно произвести качественный ремонт их чугунных элементов. При этом направляющие лопатки диафрагм сохраняют свою работоспособность.

 

Эксплуатация сервис

74 ООО «ТурбоСервис Рус»: обслуживание и ремонт ГТУ

А.П. Рузавин, М.М. Шевченко, И.С. Шабалин - ООО «ТурбоСервис Рус»

За последние 15 лет в России введено более 100 единиц ГТУ средней и большой мощности зарубежного производства, обслуживание которых является сложной задачей для эксплуатирующих организаций. Сегодня в портфеле компании «ТурбоСервис Рус» контракты на обслуживание 26 газовых турбин на 15 электростанциях суммарной мощностью 3,5 ГВт, часть из которых действует до 2033 года.

 

78 Масло Taif Rave 46EP для компрессоров Cameron

И.А. Степанков – ООО «С-Техникс»

Уход с российского рынка крупных зарубежных производителей смазочных материалов, а также нацеленность государства на развитие отечественной промышленности мотивируют генерирующие компании и другие предприятия, владеющие парком зарубежного динамического оборудования (паровые и газовые турбины, насосно-компрессорное оборудование), осваивать переход на турбинные масла российского производства.

 

82 Современный взгляд на фильтрацию масла

В.В. Дьяченко – ООО «Лаборатория надежности»

С.С. Долгополов – ООО «Фильтрационная техническая компания»

В предыдущем номере мы отмечали, что согласно статистике производителей причины отказов прецизионного оборудования: гидроприводов (80%), подшипниковых узлов (60%), зубчатых передач (60%)  связаны с состоянием смазочного материала или рабочей жидкости. Мы продемонстрировали ключевые аспекты в вопросах управления смазыванием машин, синергический эффект которых образует ключ к механизму надежности оборудования.

 

Двигатели внутреннего сгорания

88 Анализ методов расчета крутильной податливости коленчатого вала на примере двигателя 4Ч 8,2/7,1 (ВАЗ-21083)

О.В. Абызов (к.т.н.), А.Б. Зайцев (к.т.н.), В.В. Румянцев (к.т.н.), А.А. Сидоров (к.т.н.), А.Ю. Шабанов (к.т.н.)  ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

Ключевые слова: податливость коленчатого вала, крутильные колебания, эмпирическая формула, метод конечных элементов, эксперимент, рабочий объем двигателя, угол поворота сечения, форсирование, виртуальная модель колена, деформация

Аннотация

Статья посвящена определению крутильной податливости коленчатого вала двигателя рабочим объемом до 1,6 литра. В качестве объекта исследования использовался двигатель 4Ч8,2/7,1 (ВАЗ–21083). В работе анализируется три метода: использование эмпирических формул, которые традиционно применяются, использование метода конечных элементов (МКЭ) в среде ANSYS и метода экспериментального определения податливости на реальном двигателе.

Результаты расчетов крутильной податливости коленчатого вала по эмпирическим формулам дают существенный разброс. Несовпадение достигает 42%. Эмпирические формулы получены при испытании различных классов двигателей, рабочий объем и конструкция которых существенно отличаются от современных высокофорсированных двигателей, особенно малого рабочего объема. Это, по нашему мнению, является причиной несовпадения. Расчет податливости колена вала МКЭ в трехмерной постановке производился по двум моделям: упрощенной, аналогичной тем, которые используются для эмпирических формул, и модели с учетом всех особенностей конструкции коленчатого вала (противовесов, масляных каналов, галтелей и др.).

 

94 Модульные электростанции для эксплуатации в суровых климатических условиях

С.Н. Батяев, А.В. Редько – ООО «ВладМодуль»

Н.В. Сгребнев, к.т.н. – Морской государственный университет им. адмирала Г.И. Невельского

Развитие современных модульных решений генераторных установок позволяет повысить качество электро- и теплоснабжения потребителей при значительно меньших затратах, с преимуществом перед размещением энергоблоков в новых капитальных зданиях.

 

Новые разработки

98 Термоустойчивые материалы в опорах стационарных газотурбинных установок. Модернизация опор ГТУ Т32

Н.Ю. Овчаренко – АО «НПК» «Промышленные технологии»

М.Ю. Егорушков – ООО «Газпром энергохолдинг индустриальные активы»

П.Г. Романенков, А.Е. Константинов – ООО «Газпром трансгаз Уфа»

Ключевые слова: высокомолекулярные полимеры, баббиты, опоры ГТУ, энергоэффективность, потери энергии в подшипниках, расход масла ГТУ, повышение КПД ГТУ Т32

Аннотация

Рассмотрены недостатки классических баббитовых антифрикционных материалов в опорных конструкциях ГТУ и преимущества применения высокомолекулярных полимеров взамен баббитовых. Отмечены ограничения в эволюции баббитов для получения более высоких технических и эксплуатационных характеристик, необходимых для расширения эксплуатационных диапазонов и повышения энергоэффективности ГТУ. Показаны положительные результаты ресурсных испытаний опорно-упорных конструкций опор ГТК-10, разработки Невского завода им. В. И. Ленина (сейчас АО «НЗЛ»), с применением полимерного антифрикционного сплава К30ПТ разработки и производства АО «НПК «Промышленные технологии». Рассмотрены возможности масштабирования технических решений по применению полимерных антифрикционных сплавов в опорно-упорных конструкциях газотурбинной установки ГТУ Т32 производства АО «НЗЛ» с целью повышения энергоэффективности, расширения эксплуатационного диапазона и снижения себестоимости ГТУ в целом.

 

104 Разработка и апробация принципов локализации энергетического оборудования на отечественном машиностроительном предприятии

И.Ю. Кляйнрок (к.т.н.), А.Ю. Култышев (д.т.н.) - ООО «Газпром энергохолдинг индустриальные активы»

В.В. Спирин – АО «НЗЛ»

Ключевые слова: локализация, импортозамещение, конструкторская и технологическая подготовка производства, анализ неисправностей, модернизация оборудования, газоперекачивающий агрегат ГПА-32 «Ладога»

Аннотация

С точки зрения отечественного машиностроительного предприятия, локализация представляет собой совокупность мероприятий по конструкторской и технологической подготовке производства, а также его техническому переоснащению, которые направлены на изготовление иностранного оборудования с обеспечением или улучшением его технических и эксплуатационных характеристик. На Невском заводе завершается локализация газовой турбины Т32 (MS5002Е разработки GE) мощностью 32 МВт. На сегодня локализована большая часть компонентов газовой турбины (более 86%). На примере программы локализации турбины Т32 сформированы и обобщены основные рекомендации и принципы освоения производства оборудования на машиностроительном предприятии. Целесообразность и объем локализации оборудования или его отдельных компонентов определяется с учетом экономических и геополитических факторов. При этом важно определять приоритетные направления работ. С учетом этого рассмотрены основные этапы реализации программы локализации, включая формирование ее структуры, приоритизацию, конструкторскую и технологическую подготовку производства, а также модернизацию.

 

Компрессорные установки

110 Газоперекачивающие агрегаты ООО «ИНГК» с центробежными компрессорами

О.В. Бычков, С.В. Кудрявцев, С.Ф. Машанов, А.С. Печенкин – ООО «ИНГК»

С самого начала своей деятельности компания «ИНГК» осваивает новое направление – изготовление газоперекачивающих агрегатов с центробежными компрессорами.

 

114 Аспекты применения компрессоров различного назначения для парогазовых установок

О.А. Сиделев, С.Н. Синицын (к.т.н.) – ООО «Хуасюнь Групп Ру»

С 2024 года компания H-Group стала официальным дистрибьютором по поставкам винтового компрессорного оборудования ведущих китайских брендов. На основе анализа технических возможностей определена область его применения на энергетических объектах в РФ.