18.05.2012 Газета Силовые машины № 14(289)
На прошедшей в марте международной выставке-конференции «Russia Power 2012» большой интерес у отраслевых экспертов вызвала презентация нового инновационного продукта нашей компании – турбины К-660-26,5 на суперсверхкритические параметры пара (ССКП).
В эти дни в СКБ «Турбина» ЛМЗ завершается проработка документации по этому проекту.
Кирилл Цветков считает, что новая разработка позволит «Силовым машинам» встать в один ряд с мировыми производителями подобных турбин.
Эскизные проекты турбин мощностью 200 – 500 МВт на ССКП конструкторы ЛМЗ начали разрабатывать ещё в 1960-х годах. Однако в то время машины с подобными параметрами пара не были востребованы, а затем из-за различных причин российское энергомашиностроение это направление упустило, так что теперь ускоренными темпами приходится догонять ушедших вперёд ведущих мировых производителей. Анализ передовых разработок и существующей в мире конъюнктуры позволил выявить предпосылки для создания турбины на ССКП. С одной стороны, уголь постепенно становится доминирующим источником топлива, с другой (и турбина на ССКП как раз обладает такими преимуществами) – это уменьшает затраты станции на топливо и сокращает количество вредных выбросов в атмосферу.
Сегодня в СКБ «Турбина» ЛМЗ проектные работы идут в полном соответствии с утверждённым ровно год назад графиком. Проектирование и научные исследования по инновационной турбине проводятся с участием ведущих организаций России – МЭИ, ЦИАМ, ЦНИИТМаш, ЦКТИ, «Прометей». До конца текущего года должен быть закрыт основной объём конструкторской документации, при этом учитывается, что перспективный проект придётся подкорректировать, когда определится заказчик турбины. Предполагается, что это может произойти уже в ближайшее время.
– Эта разработка позволит нам встать в один ряд с мировыми производителями подобных турбин, – считает главный инженер проекта, инженер-конструктор отдела прочностных расчётов паровых турбин СКБ «Турбина» ЛМЗ Кирилл Цветков. – В турбине К-660-26,5 на ССКП впервые не только в нашей компании, но и в России будет реализовано несколько инновационных решений, основанных на современных методах проектирования и расчёта. Большим подспорьем стало то, что проработки в данном направлении велись нашим СКБ не один год, а отдельные решения и материалы для высокотемпературных элементов конструкции турбины даже были частично апробированы (при меньших температурах) на других турбинах производства «Силовых машин».
По словам Кирилла Цветкова, важной особенностью турбины К-660-26,5 станет её компактность. Компоновка и цилиндр низкого давления с рабочей лопаткой последней ступени предельной длины обеспечат минимальные габариты машинного зала станции и минимальную металлоёмкость турбины.
Совмещённый цилиндр из высокохромистой легированной стали впервые будет применяться на турбинах, изготовляемых на ЛМЗ. Ещё одно новшество – сварной, или композитный, ротор низкого давления. Наша газета уже рассказывала о современных технологиях сварки таких роторов для тихоходной турбины, внедрённых на новом заводе в Металлострое (см. «Силовые машины» №2 от 27 января 2012 года). Сварные роторы более просты в обработке, чем цельнокованые, обладающие значительными габаритами. При этом оговорено, что ротор может быть как цельнокованым, так и сварным из различных материалов.
На сварочном комплексе в Металлострое уже отработаны технология сварки, схемы и методы контроля при изготовлении опытного ротора для тихоходной турбины. Эти же наработки будут применены для изготовления ротора низкого давления турбины на ССКП. А работы по сварке ротора высокого среднего давления будут начаты ориентировочно в сентябре этого года и потребуют дополнительных исследований с учётом материалов, применяемых в роторе.
В зависимости от региона, в котором будет работать турбина, предполагается применение рабочих лопаток последней ступени ЦНД различной длины. Так, для жаркого климата, где температура охлаждающей воды выше 30 градусов по Цельсию, разработана стальная рабочая лопатка. Её проектирование завершено, вся документация передана в производство.
Разрабатываются технологические процессы, полным ходом идёт подготовка производства к началу изготовления. А для работы турбины в регионах с холодным и умеренным климатом, где температура охлаждающей воды ниже, разрабатывается рабочая лопатка большей длины из титанового сплава.
– Проектирование выполняется строго по графику, хотя, конечно, работать приходится в напряжённом режиме, – констатирует начальник сектора проектирования роторов и диафрагм конструкторского отдела СКБ «Турбина» ЛМЗ Светлана Ананьина. – Это связано с тем, что в конструкции турбины есть много новых решений. Кроме того, технологические возможности не безграничны, поэтому проводится значительный объём согласований с технологами, производственниками и так далее. На следующий год запланированы испытания отдельных узлов турбины, одними из первых на проверку попадут лопатки последних ступеней. Основные испытания пройдут на петербургской ТЭЦ-17, где расположен стенд натурных испытаний нашей компании. Здесь заканчивается масштабная реконструкция, которая откроет новые широкие возможности перед конструкторами и исследователями СКБ «Турбина» в части подтверждения и уточнения технических показателей, определённых при проектировании оборудования. Ожидается, что в ближайшее время будут получены последние согласования, необходимые для ввода в эксплуатацию уникального стенда, по многим показателям не имеющего мировых аналогов.
– Кроме рабочих лопаток последних ступеней ЦНД турбины К-660-26,5 на ССКП на стенде будут испытываться рабочие лопатки для новых продуктов «Силовых машин», – объясняет Кирилл Цветков. – Ведь лопатки последних ступеней ЦНД вырабатывают значительную долю мощности всей турбины – это один из самых напряжённых узлов в турбине, и их надёжная работа позволяет обеспечивать эксплуатационный ресурс, высокую эффективность и экономичность машины.
В целом, как отмечают в СКБ «Турбина», ход проектирования и подготовки производства инновационной машины К!660!26,5 на ССКП обнадёживает, даже с учётом поправки на возможные технологические сложности при изготовлении головного образца. Уже близок тот день, когда первая долгожданная турбина на суперсверхкритические параметры пара будет изготовлена и подготовлена к отгрузке заказчику.