На Ленинградском Металлическом заводе (ЛМЗ, филиал Силмаша) успешно прошли испытания головного образца отечественной тихоходной турбины мощностью 1 255 МВт. "Силовые машины" изготовили первую российскую тихоходную турбину для АЭС. Освоение этой технологии сделало ЛМЗ единственным в мире предприятием, изготавливающим сегодня мощные паровые турбины как в быстроходном, так и в тихоходном исполнении.
Производство головного образца тихоходной турбины большой мощности позволяет АО “Силовые машины” выйти на рынок тихоходных турбин большой мощности и составить в этом сегменте конкуренцию мировым энергомашиностроительным компаниям.
А мы с вами давайте разберемся в чем разница быстроходной и тихоходной турбины
Первые паровые турбины для АЭС были быстроходными, а затем с увеличением мощности и расхода пара через турбину обе технологии развивались и совершенствовались параллельно. По мере развития атомной энергетики растет и единичная мощность турбоустановок. Когда она достигает значений более 1000 – 1200 МВт, то по ряду факторов становится целесообразным использование именно тихоходных турбин.
Принципиальное отличие — в количестве оборотов, которое совершает ротор за минуту. Для быстроходной турбины — это 3000 оборотов, для тихоходной — в два раза меньше, 1500. При этом быстроходная турбина так же надежна, хотя имеет большую скорость вращения роторов. На сегодняшний день быстроходные турбины, спроектированные конструкторами ЛМЗ, являются самыми мощными в мире.
Каждый проект, в зависимости от условий строящихся АЭС, может иметь различные конструктивные исполнения. Особенность современных быстроходных агрегатов производства ЛМЗ — применение лопаток из титанового сплава.
Тихоходная турбина при равной мощности состоит из меньшего количества деталей. Отличаются турбины и массогабаритными характеристиками. Так, поперечные размеры быстроходной (как и высота лопаток) в 1,5-2 раза меньше, чем у тихоходной. Но так как количество цилиндров у быстроходной больше, она длиннее.
В целом быстроходная турбина на 20-30% легче тихоходной.
Наружный диаметр ротора быстроходной турбины — около 4 метров, в тихоходной он приближается к 7 метрам. Чтобы было понятнее — это примерно высота двухэтажного дома. А на электростанции турбина устанавливается на фундамент высотой 18 метров. То есть двухэтажный дом нужно поднять и поставить на шестиэтажный.
Как делают выбор в сторону тихоходной или быстроходной турбины? При том, что оба варианта могут давать аналогичную мощность, предпочтения заказчика зависят от разных причин — как технико-экономического, так и субъективного характера.
Производственный процесс
Тихоходная турбина нового поколения спроектирована и разработана сотрудниками специального конструкторского бюро «Турбина» Ленинградского Металлического завода и на сегодняшний день считается одной из самых перспективных в мире.
Проект создавался с нуля. Учитывая конструкторскую и технологическую новизну, для его осуществления потребовалось пять лет с учетом разработки технологических процессов. Для изготовления тихоходных турбин в Санкт-Петербурге построена производственная площадка ЛМЗ, оснащенная новейшим оборудованием для сборки и испытаний.
На смену традиционным, но не менее надежным станкам и оборудованию пришли самые современные производственные машины.
Все участки нового производства приспособлены для изготовления крупногабаритных деталей и узлов. Так, здесь изготавливают сварной ротор низкого давления. Раньше такая технология на ЛМЗ не применялась: сначала роторы были сборными, позднее для быстроходных турбин АЭС — цельноковаными.
Но габариты тихоходных турбин значительно превосходят таковые быстроходных, потому сделать для нее цельнокованые роторы при существующем уровне производства невозможно. Для того, чтобы сваривать детали, были закуплены и установлены вертикально-горизонтальные станки для сварки и обработки крупногабаритного оборудования. Запуск производства сварных роторов — новая для ЛМЗ технология, которая потребовала длительных лабораторных и стендовых испытаний, компьютерного моделирования, привлечения ведущих материаловедческих организаций.
Новый производственный комплекс оснащен специальными металлорежущими станками, печью для термообработки, уникальным по габаритам тяжелым токарным станком, на котором возможно разместить деталь длиной до 20 метров и шириной до 7 метров. Все это призвано обеспечить полный технологический цикл изготовления основных узлов, а также сборки тихоходной турбины.
Еще один важный объект производственной площадки — это разгонно-балансировочный стенд для динамических испытаний. После сборки каждый ротор нужно разогнать с превышением рабочей скорости, чтобы подтвердить его работоспособность в соответствии с требованиями.
Сейчас на новом производственном комплексе в Металлострое создается головной — то есть первый в партии — образец тихоходной турбины для новой АЭС. Он открывает новую страницу в истории как Ленинградского Металлического завода, так и российского энергомашиностроения. Впервые ЛМЗ изготовит две тихоходные турбины на 1500 оборотов в минуту, которые войдут в состав двух турбоустановок мощностью более 1250 МВт каждая. В комплекте с ними будут поставлены конденсаторы и турбогенераторы с оборудованием вспомогательных систем.
Успех в запуске первой турбины позволит в дальнейшем запустить проект в серийное производство. Впрочем, понятие «серии» здесь достаточно условно: это не телевизоры и даже не автомобили, которые сходят с конвейера тысячами. Каждая электростанция имеет особенности, поэтому и турбины отличаются друг от друга.
В первой отечественной тихоходной паровой турбине — 3 ротора (2 низкого давления и один совмещенный — высокого-среднего). Именно они, будучи установленными в цилиндры, являются главными «рабочими лошадками» всего узла. Такое сочетание цилиндров позволяет достичь оптимального баланса по экономичности, массе и габаритам. При этом вес турбины все же впечатляет: он составит около 4 тысяч тонн. Сравните: максимальный вес транспортного самолета «Руслан» и груза, с которым он может взлететь, — около 400 тонн, т.е. одна турбина весит как 10 таких самолетов. Или как 20 взрослых синих китов, если сравнение из мира живой природы вам больше по душе.
Изготовление и сборка одного ротора занимаю примерно полтора года. Остов сваривают из деталей непосредственно на производственной площадке, затем его механически обрабатывают под установку лопаток. Лопатки — их нужно более тысячи штук для каждого ротора — производят в комплексе турбинных лопаток, входящем в состав ЛМЗ, а установка их в специальные пазы ротора и механическая обработка проводятся в Металлострое, на новой площадке.
Кстати, рабочие лопатки, которые устанавливаются на последней ступени цилиндра низкого давления, уникальны по своим характеристикам и являются эксклюзивной разработкой ЛМЗ. В чем их уникальность? В аэродинамических и прочностных характеристиках! Да и в размерах тоже: рабочая часть лопатки — еще ее называют пером — соизмерима со средним ростом взрослого человека, а общая длина всей лопатки превышает два метра. Одна такая лопатка весит больше 100 кг. И если обычно их в ротор устанавливают вручную, то здесь сделать это без механизации, по понятным причинам, невозможно.
Когда роторы и остальные комплектующие турбины изготовлены, начинается этап сборки. За сборкой следуют испытания. Турбину проверят на соответствие требованиям конструкторской документации. При всей масштабности собираемых деталей точность здесь требуется идеальная — до сотых долей миллиметра.
Думаете, на этом все? Вовсе нет. После заводских испытаний турбину разберут на части, чтобы снова собрать уже на месте эксплуатации. Здесь без специалистов завода-производителя тоже не обойтись. Увидеть и проконтролировать процесс сборки, установки турбины и ее компонентов очень важно. Дальше — пуско-наладка, потом испытания под нагрузкой. И только после выхода на стопроцентную нагрузку турбина обеспечит мегаватты, которые от нее ждут.
Мощное будущее
Успешный первый проект станет весомым поводом для выхода с «тихоходами» на мировой энергетический рынок и позволит одновременно, по желанию заказчика, предложить ему и быстроходные, и тихоходные турбины.
Технические возможности Ленинградского Металлического завода и «Электросилы» сегодня позволяют производить все виды энергетического оборудования: турбин любой мощности как в быстроходном, так и в тихоходном варианте, генераторов, в том числе пожаробезопасных, с полностью водяным охлаждением, которые не делает больше никто в мире.
Оценил 31 человек
42 кармы