16.05.2022 Газета «Энергетика и промышленность России» № 09-10 (437-438)
Сегодня у разработчиков и производителей энергетического оборудования появляется уникальная возможность создавать и осваивать необходимый уровень технологий в паротурбостроении. Но для этого нужны взаимоувязанные действия всего сообщества.
Достижения в конкурентной борьбе
Уральский турбинный завод (УТЗ) — один из трех заводов-изготовителей энергетических паровых турбин в России. И последние 12 лет, с развитием ДПМ-1, стали для УТЗ временем технических достижений. Большая их часть была совершена в рамках конкуренции за рынок, в том числе и с зарубежными производителями (японскими, американскими, европейскими). Именно это способствовало тому, что УТЗ создал турбины для ПГУ: от самой легкой маневренной одноцилиндровой для ПГУ-230 до сложной трехконтурной турбины для блока ПГУ-450. Именно конкуренция косвенно поспособствовала созданию теплофикационной турбины мощностью 300 МВт на сверхкритическое давление (СКД) и температуру 570/570 С в рамках совместного проекта с ПАО «Мосэнерго».
УТЗ создал более мощные, более эффективные турбины мощностью 150 МВт на замену самых распространенных теплофикационных турбин серии Т-100.
Конкуренция на рынке способствовала и разработке УТЗ легкой одноцилиндровой турбины на давление свежего пара 12,8 МПа до 100 МВт. До этого в России таких турбин не было и считалось, что это невозможно или неэффективно.
Одноцилиндровая турбина с осевым выхлопом для мусоросжигательных заводов также была разработана в условиях тяжелого конкурса на поставку турбины, в котором оппонентом УТЗ был немецкий производитель паровых турбин.
Кроме того, в числе достижений УТЗ в создании новой паротурбинной техники:
турбина низкого давления для атомного ледокола, турбина на замену К-150ХТГЗ без реконструкции фундамента, реактивная трехцилиндровая теплофикационная турбина 200 МВт, системы регулирования высокого давления, конденсатор с поверхностью теплообмена из титанового сплава для морского исполнения. А также серия ПНД и серия ПСГ на повышенное давление сетевой воды.
Проблемы при создании и внедрении новых паровых турбин
Но все создание новой техники происходило в условиях множества проблем, которые существовали и до начала настоящего кризиса.
Самая главная из них и наиболее затратная для разработчика и изготовителя оборудования — так называемая «свобода договора». Когда каждый заказчик считает возможным прописывать свои условия в договорах, так что индивидуальные требования проникают глубоко во внутреннее устройство продукции. При этом иногда выставляются несоразмерные условия ответственности, когда штраф за недостижение гарантированных показателей по условиям договора начисляется четыре раза за одно и то же, сформулированное разными словами. Иногда заключить договор оказывается намного более рискованным, чем отказаться от возможной прибыли, поскольку всегда есть вероятность каких-то отклонений от требований заказчика.
Это очень болезненная проблема. Еще одна причина повышенных затрат в связи со «свободой договора» — отсутствие унификации, стандартизации и взаимозаменяемости оборудования. Ресурсы направляются не на разработку новой техники, технических решений, а на доработку продукта под требования конкретного заказчика — генерирующей компании или ее филиала.
Вторая серьезная проблема появилась в результате условий, в которые поставлены генерирующие компании в рамках ДПМ-1 и ДПМ-2. Это невозможность выделить период для освоения головных образцов техники. В советское время существовало законодательно закрепленное понятие «головной образец». И разработчику, производителю, владельцу оборудования выделялось время на его освоение для того, чтобы довести головной образец до совершенства. Сейчас же штрафы за несвоевременный (и не всегда актуальный) ввод в эксплуатацию оборудования превышают любые мыслимые выгоды от освоения технологий.
Еще одна проблема — закрытость данных при эксплуатации паротурбинного оборудования. Внутренняя политика большинства генерирующих компаний запрещает передавать данные, важные для исследования турбин в эксплуатации. То есть получить от владельца оборудования сведения о том, как работает оборудование, которые производителю были бы очень полезны, весьма трудно.
Кроме того, в отрасли отсутствуют актуальные нормативы, стандартизирующие и систематизирующие разработку, производство, монтаж и эксплуатацию паротурбинной техники. Речь не идет про федеральные нормы и правила, про техрегламенты Таможенного союза — это законодательные акты, которые своей целью имеют больше ограничительный характер. А вот систематизирующих и стандартизирующих нормативов практически нет. Даже государственные стандарты, действующие ГОСТы носят рекомендательный характер и декларативный порядок применения.
Более того, некоторые заказчики — генерирующие компании при заключении договора прописывают в нем необходимость выполнения требований стандартов, которые уже не действуют, например стандарты партнерства ИНВЭЛ (учрежденное РАО ЕЭС).
Непосредственно промышленности касаются три серьезные проблемы.
Первая — это недостаток отечественных промышленных материалов на высокие параметры. Например, практически не производятся в промышленных масштабах металлургические изделия из сталей мартенситных классов.
При создании теплофикационной турбины мощностью 300 МВт на сверхкритическое давление УТЗ столкнулся с тем, что в России невозможно купить в промышленном масштабе (для промышленного предприятия, с соответствующими сроками, гарантиями, ответственностью) ни отливок, ни поковок, ни фасонных элементов трубопроводов из стали мартенситных классов. Их просто не было. Есть металлургические предприятия, которые готовы взяться за разработку, но им нужна предоплата и время на проведение НИОКР, разработку стандарта, его согласование — так что заказ на производство заготовок можно разместить через 4 года. За это же время турбина должна быть спроектирована, изготовлена, смонтирована и запущена в эксплуатацию.
Очевидная на сегодняшний день проблема — недостаток отечественных электронных комплектующих. В первую очередь заметна нехватка чипов, потому что микропроцессорные платы, по крайней мере для систем управления паровых турбин, на российском рынке изготавливают несколько предприятий. Но чипы используются все равно зарубежного производства.
Кроме того, ощущается дефицит специализированных компонентов: контроллеров, электроклапанов, гидрораспределителей, специального КИП (датчиков частоты вращения, датчиков положения). То есть присутствует дефицит именно тех компонентов, которые и делают системы регулирования современными.
И еще одна системная проблема — отсутствие института генерального подрядчика. Генеральный подрядчик в любом проекте — именно та организация, которая за счет своих компетенций, опыта, кадров знает особенности и умеет строить сложные энергетические объекты и объединять огромное количество подрядчиков и поставщиков. В итоге ответственность, которую должен нести генеральный подрядчик, зачастую ложится на крупных поставщиков.
Например, Уральский турбинный завод выполнил несколько контрактов, в которых являлся генеральным подрядчиком. То есть завод, основная задача которого — разрабатывать и производить паротурбинное оборудование, вынужден был выполнять функцию генподрядчика и организовывал поставки от котельной установки до волейбольной площадки. Это огромные затраты ресурсов, причем не только завода как подрядчика. За это в итоге платят все: и владельцы оборудования, и субпоставщики.
Перспективные направления
Электроэнергетика — защищенная и консервативная отрасль. И если из установленной мощности 254 ГВт выключить 30 ГВт ПГУ, оставшегося оборудования нам с лихвой хватит на 30 лет. Но мы будем безнадежно отставать от всего мира по всем показателям: по эффективности, экологичности и производительности. Значит, необходимо развивать и осваивать перспективные технологии в паротурбинной технике:
- Энергоблоки на сверхкритические и суперсверхкритические параметры пара средней и малой мощности,
- Полностью отечественные ПГУ,
- Отечественные энергоблоки на нетрадиционных видах топлива (ТКО, СХО),
- ПТУ для АСММ (плавучего и наземного исполнения),
- Энергоблоки на водородном топливе,
- Полностью автоматические системы управления технологическими процессами,
- Цифровой двойник основного оборудования со сквозным жизненным циклом.
Текущая ситуация, как любой кризис, является окном возможностей. Отечественным производителям не надо бороться за российский рынок с зарубежными поставщиками, которые зачастую заходили на рынок не только благодаря техническим достижениям своей техники, но и «дешевым» деньгам. Сейчас у разработчиков и производителей энергетического оборудования появляется уникальная возможность создавать и осваивать необходимый уровень технологий в паротурбостроении.
Сейчас время двигаться вперед, а для этого нужны взаимоувязанные действия всего сообщества. И министерство энергетики совместно с министерством промышленности и торговли должны возглавить процесс системного создания новой техники. Создать условия доведения и освоения головных образцов техники на месте эксплуатации. Нужны систематизация и создание общих принципов и правил договорных взаимоотношений в отрасли.
Нужно на законодательном уровне закрепить единственно возможного разработчика систем автоматического управления (САУ) турбин — производителя турбин, потому что именно паровые турбины обеспечивают стабильность частоты всей сети единой энергосистемы страны. Системы управления — ключевой компонент в данном случае, и сама технология САУ должна быть только в руках производителя.
Необходимо внедрить и расширить действие национальной энергетической платформы на все предприятия отрасли.
Современный подход
В последнее время часто проводится сравнение с советским периодом. В то время бурного развития турбиностроения головные образцы создавались и осваивались всей отраслью, после этого постановка на серийное производство позволяла значительно экономить ресурсы на всех стадиях жизненного цикла. «Нездоровая» конкуренция между производителями была невозможна благодаря плановости экономического устройства. Сейчас же создание техники отдано на откуп производителю, которому выставляются сроки, новые условия конкуренции и ответственность за выполнение задачи по созданию турбины.
Но сегодня тех же самых целей можно достигать гораздо быстрее и успешнее благодаря таким инфраструктурным экосистемным решениям, как, например, Национальная энергетическая платформа, которая призвана объединить отрасль и усилия компаний. Участники рынка должны действовать сообща и двигаться в одну сторону. Тогда они смогут изменить отрасль к лучшему, поднять ее на новый, более современный уровень.
Тарас ШИБАЕВ, главный конструктор Уральского турбинного завода