От редакции

6 Двигатель – это сердце любого агрегата!

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

 

Интервью

8 Нами движет воля к победе и уверенность в наших машинах!

Николаев Эдуард Валентинович руководитель спортивной команды «КАМАЗ-мастер». Заслуженный мастер спорта России

 

Представление компании

12 Группа компаний «РЕНН»: объединяя лучшее

Р.Р. Хуснутдинов – ООО «РЕНН-К»

  

Газотурбинные установки

16 Компания «РОТЕК КМ» провела испытания перспективных российских сплавов для газотурбинных двигателей

И.К. Буравлев, Л.А. Суворова, А.А. Лабзин — ООО «РОТЕК Компоненты и Материалы»

Ключевые слова: жаропрочные сплавы, никель, холодный прокат, сотовые уплотнения

Аннотация

В статье предлагаются решения, связанные с проблемой нехватки современных жаропрочных сплавов в машиностроительной отрасли в целом и производстве газотурбинных двигателей в частности. Современные сплавы зарубежного производства обладают лучшими физическими и механическими свойствами в сравнении с российскими аналогами разработки 1970-х годов, что позволяет получать более высокие эксплуатационные характеристики изготовляемых деталей и, как следствие, повышает КПД турбины. Также отмечено отставание в развитии технологии холодной прокатки фольги толщиной 0,05…0,3 мм, вследствие чего получаемое сырье в состоянии поставки требует проведения дополнительной вакуумной термической обработки.

ООО «РОТЕК КМ» и одна из крупнейших отечественных металлургических компаний осуществляют разработку и испытания перспективных сплавов с целью их дальнейшего применения при производстве и ремонте деталей и сборочных единиц газотурбинных двигателей. Приведены результаты исследований химических и механических свойств образцов сплавов ХН78Т и NN718 (аналог Inconel 718) в состоянии поставки и после вакуумной термической обработки. Показаны образцы изготовленных деталей и сборочных единиц уплотнений проточного тракта газовых турбин. Даны рекомендации по направлению исследований для улучшения механических свойств. Обозначены дальнейшие планы по исследованиям и освоению производства перспективных марок сплавов Hastelloy X и Haynes-214.

 

20 Разработка гибридной газотермомеханической модели полного газотурбинного двигателя

К.А. Трошина (к.ф.-м.н.), И.А. Краснов, К.Ю. Мохов, А.А. Рябов (д.ф.-м.н.) — ООО «Саровский инженерный центр»

А.А. Мусеев, Ю.Н. Журенков — АО «ОДК-Климов»

Ключевые слова: термомеханическая модель, гидравлическая модель, газотурбинный двигатель, масляно-воздушные лабиринтные уплотнения, метод конечных элементов, связный расчет, газодинамика вторичных потоков, полетный цикл

Аннотация

Разработана термомеханическая модель газотурбинного двигателя, для которой реализован связный расчет теплового и деформированного состояния деталей. Расчет газодинамики вторичных потоков воздуха осуществляется с помощью 1D-методов пакета Simcenter Flomaster, из которого в прочностной решатель передаются температуры воздуха и коэффициенты теплоотдачи на омываемых поверхностях. Расчет температуры деталей и их напряженно-деформированного состояния выполняется методом конечных элементов в пакете Simcenter 3D, из которого в гидравлический решатель передаются значения температур деталей и зазоров между роторными и статорными частями двигателя. Обмен данными между двумя решателями осуществляется с помощью специально разработанного программного кода. Прочностная модель включает как двумерные осесимметричные элементы и элементы с плоским напряженным состоянием, так и трехмерные секторы периодичности, что позволяет более точно описать процесс теплопередачи в областях замков и лопаток по сравнению с полностью двумерной моделью. В работе представлены результаты связных стационарного и нестационарного расчетов типового полетного цикла с учетом осесимметричных нагрузок. Показано изменение во времени зазоров в масляно-воздушных лабиринтных уплотнениях и над лопаточными венцами, а также температур в ключевых точках двигателя.

 

28 Газовые турбины малой мощности в свете энергетической политики

А.Ф. Рамазанов – АО «ГТ Энерго»

 

32 Отечественная газотурбинная энергоустановка ГТЭ-110М работает в составе ТЭС «Ударная»

С.А. Михайлов — АО «ОДК»

О.П. Токарев, А.А. Пустыгин — ООО «ОДК-Турбины большой мощности»

 

34 Энергетические газотурбинные установки для ЦОД и производства криптовалют

С.А. Покровский, Б.А. Рыбаков, О.А. Сиделев — ООО «Импекс-1»

 

38 Испытания воздушных фильтров и оценка полученных данных

А.Р. Богдан — ООО «ЕМВ фильтртехник рус»

В.Д. Буров, к.т.н. — Национальной исследовательский университет «Московский энергетический институт» (МЭИ)

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

Ключевые слова: газотурбинная установка, комплексное воздухоочистительное устройство, фильтрация рабочего тела ГТУ, классификация воздушных фильтров, стандарты испытаний воздушных фильтров

Аннотация

Технологии фильтрации воздуха применяются в различных областях и для множества целей. Необходимость фильтрации воздуха существует на промышленных предприятиях, в жилых помещениях и медицинских учреждениях, а также в области электроэнергетики. При этом в каждой отдельной области использования воздушных фильтров к ним применяются разные требования к эффективности улавливания частиц, проскоку частиц за фильтр, пылеемкости. За последнее время для классификации воздушных фильтров было издано множество стандартов, каждый из которых предназначен для применения в конкретной области деятельности. Одни стандарты устанавливают и определяют понятия минимальной эффективности для фильтров общего назначения, другие определяют интегральную и локальную эффективность для высокоэффективных фильтров.

В последнее время появилось понятие – минимальная фракционная эффективность (ePM). При этом методика определения данных величин также отличается. Для того чтобы разобраться, какой выбрать фильтр под свои нужды, следует понимать различие в их классификации. Выбор воздушного фильтра должен основываться не только на его технических характеристиках, но и на специфике применения. Понимание действующих стандартов и требований поможет сделать правильный выбор и обеспечить качественную фильтрацию воздуха в любых условиях.

В данной статье рассмотрены действующие стандарты классификации и испытаний в России.

 

46 Сравнение математического моделирования процессов в аппарате спутной закрутки ГТУ Т32 с численным экспериментом

Д.О. Василевский (к.т.н.), А.А. Помысов, В.К. Юн (д.т.н.) — АО «НЗЛ»

Ключевые слова: математическая модель, расходная характеристика, стационарная лопаточная решетка, турбина выского давления, охлаждающий воздух, аппарат закрутки, система охлаждения

Аннотация

В рамках программы модернизации газотурбинной установки Т32 предусмотрено повышение температуры газа перед турбиной высокого давления (ТВД), а также увеличение ресурса лопаточных аппаратов в соответствии с современными требованиями. Реализация этих задач напрямую зависит от эффективности и экономичности охлаждения турбины, в частности лопаточных аппаратов рабочих венцов, для охлаждения которых применяется воздух, отбираемый из статорных элементов компрессора в ротор турбины газогенератора.

В статье показано, как с помощью математического моделирования получить достоверные результаты многовариантных расчетов истечения охлаждающего воздуха из аппарата закрутки (АЗ). Для этих целей в соответствии с поставленной задачей модернизации газогенератора ГТУ Т32 на НЗЛ [13, 14] разработано и используется программно-математическое обеспечение TANPG (Twisting aerodynamic nozzle profile grille) по расчету истечения охлаждающего воздуха из АЗ в ротор ТВД. Однако необходимо оценить, насколько достоверно математическая модель, заложенная в ПО, дает количественные результаты, поэтому с помощью TANPG проверяется адекватность используемой математической модели, то есть проводится ее верификация с результатами расчетов.

Также в работе приведены основные результаты поверочного расчета истечения из аппарата закрутки по одномерной расчетной методике и упрощенная блок-схема программы.

 

52 Применение особенностей строения пасти гигантской акулы для подводов осевых гидротурбин

А.В. Волков (д.т.н.),  А.А. Дружинин (к.т.н.), Д.В. Мылкин, А.В. Филатов — НИУ «МЭИ»

Ключевые слова: микроГЭС, биомиметика, подводящие устройства, пасть гигантской акулы, осевая гидротурбина

Аннотация

В данной статье рассматривается возможность использования подвода, выполненного по подобию строения пасти гигантской акулы (ППГА), для осевой гидротурбины с целью улучшения показателей гидроагрегата. Задача исследования – определить влияние геометрических параметров подвода на режим работы гидротурбины и его эффективность при различных вариантах исполнения. Для определения наиболее эффективной, с энергетической точки зрения, геометрии подвода были проведены CFD-расчетные исследования.

В статье представлено содержание натурного эксперимента, суть которого заключалась в верификации полученных в ходе гидродинамических расчетов показателей гидроагрегата в целом, и ППГА в частности.

На основании натурного эксперимента делается вывод о целесообразности использования ППГА на входе в проточную часть осевой гидротурбины взамен применяемых в данный момент традиционных форм подвода. При проведении натурного и численного экспериментов с установленным на вход в гидротурбину ППГА и тороидального подвода, аналогичного по форме и размерам внешнему контуру ППГА, наблюдается увеличение производимой гидротурбиной мощности.

Таким образом, в статье представлен один из этапов исследования возможности использования ППГА в качестве более эффективного подводящего устройства осевых гидротурбин и открывает перспективы для дальнейших исследований в этой области.

 

58 Разработка и экспериментальные исследования модельного образца питательного электронасоса ПЭН-290-115

А.С. Клюев, А.А. Жарковский,  А.В. Журавков,  И.О. Борщев,  Е.А. Иванов — Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

С.П. Фeдоров, А.Ю. Гукасьян — АО «Силовые машины»

Ключевые слова: центробежный насос, питательный насос, CFD-расчеты, цифровое моделирование, рабочее колесо, направляющий аппарат

Аннотация

В работе представлены результаты численных и экспериментальных исследований модельного образца питательного насоса, разработанного Лабораторией гидромашиностроения СПбПУ для АО «Силовые машины» в рамках проекта «Разработка РКД на высокоэффективные насосные агрегаты большой мощности для ТЭС и организация их производства». Проект выполнен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках соглашения №075-11-2021-044 от 25.06.2021.

Насос предназначен для работы в составе агрегата АПЭ-290-115 для подачи питательной воды к стационарным котлам-утилизаторам теплоэнергетических установок ПГУ-230 и ПГУ-460.

Объектом исследования является модельный образец питательного насоса ПЭН-290-115, состоящий из трех ступеней, идентичных натурному насосу, и испытываемый на пониженных частотах вращения ротора. Приведено описание постановки гидродинамической задачи, граничные условия которой аналогичны условиям проведения эксперимента.

  

Эксплуатация, сервис

63 Модернизирована ДЭС на Курильском острове Парамушир

А.В. Редько — ООО «ВладМодуль

 

64 АО «Татэнерго» и ООО «Турбоcервис Рус»: успешное партнерство в сфере обслуживания газовых турбин на ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 г. Казани

С.П. Прытков, Г.Ю. Чарковский – ООО «Турбоcервис Рус»

 

66 Модульный ремонт ГТЭ-25ПА в условиях эксплуатации существенно сокращает простой агрегатов

Д.Д. Плотников, А.И. Мехоношин - АО «ОДК-Авиадвигатель»

 

68 Проектируя будущее: завод энергетической утилизации отходов в Республике Татарстан

В.В. Малышкин, П.В. Шведов – ООО «ЦПР РОТЕК»

 

Компрессорные установки

70 Принципы унификации ГПА серии «Иртыш» с газотурбинными приводами

С.И. Бурдюгов (д.т.н.), О.В. Бычков, С.В. Кудрявцев,  А.Р. Макс,  С.Ф. Машанов,  Д.Ю. Мягких — ООО «ИНГК»

Ключевые слова: газоперекачивающий агрегат, центробежный компрессор, газотурбинный привод, блок обеспечения, блок воздушного обогрева, электротехнический блок

Аннотация

В настоящее время парк газоперекачивающих агрегатов, изготавливаемых предприятиями, отличается большим многообразием используемого как основного оборудования –приводов, компрессоров, систем автоматического управления, так и обеспечивающих систем, а также разнообразием исполнений компоновок агрегатов – ангарных, блочно-модульных, блочно-контейнерных. Поставка агрегатов осуществляется в различные климатические зоны. Данное многообразие обьясняется как требованиями заказчика, так и рядом политических и экомических факторов.

Изготовление унифицированных агрегатов имеет важное значение для выполнения сроков выпуска конструкторской документации и поставки материальной части, а также применения проверенных технических решений с достижением соответствующего уровня качества агрегата. А потребителям позволяет снизить капитальные затраты и сроки ввода в эксплуатацию объектов транспорта газа.

В статье представлены основные принципы унификации ГПА серии «Иртыш» разработки и изготовления ООО «ИНГК», основанные на двухуровневом подходе разделения по мощностному ряду приводов и по системам. Основные конструктивные решения представлены на примере агрегатов мощностью 8 МВт. Рассмотрены также результаты разработки унифицированного УГПА-16(25), выполненного по техническому заданию ПАО «Газпром».

 

Газопоршневые установки

78 Экспериментальное исследование электродвигательного комплекса Azipod при работе морского судна во льдах

Н.В. Сгребнев (к.т.н.), Е.Б. Осокина (к.т.н.), Т.С. Кураев — Морской государственный университет имени адмирала Г. И. Невельского

Ключевые слова: судно-газовоз, газопоршневые двигатели,электродвигательный пропульсивный комплекс, динамические характеристики

Аннотация

В статье приведены первоначальные результаты экспериментального исследования динамики пропульсивного комплекса судов-газовозов с электрическими винторулевыми колонками (ВРК) и газопоршневыми приводными двигателями генераторов при работе во льдах.

Морские суда-газовозы, предназначенные для работы в Арктике, часто применяют электродвижение для обеспечения высокой маневренности. Поскольку эти суда используют часть перевозимого газа для движения, для привода генераторов используются газопоршневые двигатели. Опыт эксплуатации таких судов в Арктике показал наличие серьезных проблем с динамикой пропульсивного комплекса. В статье приведены первоначальные результаты экспериментального исследования динамики пропульсивного комплекса судов-газовозов с электрическими винторулевыми колонками и газопоршневыми приводными двигателями генераторов при работе во льдах, которые получены на газовозе «Кристоф де Маржери» компании «Совкомфлот» в течение трех месяцев в Арктике. Эти суда имеют арктический класс Arc7 и оборудованы тремя ВРК типа Azipod мощностью по 15 МВт и системой измерения и регистрации параметров пропульсивного комплекса, что дало возможность получить уникальный экспериментальный материал во всех режимах работы судна. Использование этого материала позволяет построить математическую модель пропульсивного комплекса и исследовать его динамику. Результаты данного исследования будут актуальны и для вновь строящихся на судостроительном комплексе «Звезда» газовозов типа «Алексей Косыгин».

 

Передовые проекты

84 Совместное производство компаний «Интертехэлектро» и CNPC Jichai обеспечит рынок современными ГПЭС

Я.Ю. Сигидов (к.т.н.), Д.А. Кузнецов — АО «Интертехэлектро»

Сяоли Мэн — CNPC Jichai Power Company Ltd.

 

Дискуссия

88 Некоторые возможности развития газотурбинных установок

В.Г. Морев, Г.А. Любишин — независимые эксперты в области промышленной энергетики

Ключевые слова: ГТУ, КПД, температура, давление, рабочее тело, дополнительные лопатки, дополнительное топливо, самовозгорание, огневой подогрев, струйный компрессор,

Аннотация

Рассмотрены на примере патентов на изобретения варианты повышения КПД и мощности ГТУ путем увеличения температуры рабочего тела, но не за счет начальной величины, существенно удорожающей ГТУ, а за счет ее среднего значения в процессе расширения в турбине. В реальности это достигнуто усложнением цикла за счет применения второй камеры сгорания между ступенями расширения, что вызывает необходимость удлинения вала ГТД.

В международной патентной классификации (МПК) выделен подкласс газотурбинных установок F02C и в нем подгруппа F02C3/14, отличающаяся размещением камер сгорания. Запатентована идея ввода топлива через многочисленные микроканалы в проточную полость турбины (подгруппа F02C3/16), где происходит его самовозгорание при высокой температуре рабочего тела, но для достижения оптимального соотношения мощности и КПД требуется увеличение давления. Для этого можно использовать эффект инжекции (подгруппа F02C 3/32), возникающий при локальном увеличении объема протекающего рабочего тела в пространстве между сопловыми лопатками турбины, имеющими удобный аэродинамический профиль. На входе между сопловыми лопатками второй ступени расширения размещаются дополнительные направляющие лопатки-форсунки с каналами для подвода дополнительного топлива и охлаждающего воздуха, выход находится в зоне самого узкого сечения между соседними сопловыми лопатками и выполняет функцию турбулизатора потока по типу уголковых стабилизаторов горения для обычных микрофакельных горелок, обеспечивая устойчивость горения, как это делается и для форсажной камеры авиационного ГТД.

 

Выставки, конференции

95 В Москве вручили «Золотые молнии» – главную награду в сфере распределенного производства энергии

Д.А. Капралов – журнал «Турбины и Дизели»