Русские газовые турбины: история развития отечественного производства энергоустановок
Русские ученые занимались изобретением газовых турбин с конца 19 века. В 1895 году П.Д. Кузьминский разработал простую конструкцию газового агрегата, который был собран в 1897 году на патронном заводе. Через 9 лет В.В. Капроводин создал установку прерывистого горения, которая позволяла снизить потерю мощности на сжатие воздуха, однако ее КПД достигал всего двух процентов.
В советские времена были открыты первые школа и кафедра газотурбиностроения.
В 1936 году основатель этой кафедры В.М. Маковский спроектировал газотурбинную установку непрерывного горения, в 1940 году был построен экспериментальный образец.
В 1954 году открылось конструкторское бюро на базе предприятия «Машпроект» (современное название − «Зоря - Машпроект»). Там строились газовые агрегаты, но они не могли достичь необходимой производительности.
В 1990х годах на базе одной из этих турбин началась разработка новой установки высокой мощности. Однако прогресс в ее строительстве был достигнут только в 2013 году, когда к проекту подключились «Роснано», «Интер РАО» и «ОДК-Сатурн». Она получила название ГТД-110М.
Рис. 1. Российская газовая турбина
В 2019 году завершились все доработки и турбину внедрили в парогазовые установки. Ее КПД составил 37 процентов, скорость движения лопастей − 3 тысячи оборотов в минуту, мощность −115 МВт. Агрегат работает на керосине и дизеле.
По производительности российская энергетическая станция не уступает импортным. При этом она дешевле и компактнее (масса ГТД-110М составляет 60 тонн).
К обслуживанию новой турбины допускаются только материалы российского производства, удовлетворяющие всем требования турбиностроения. На ходовых винтах, конденсатоотводчиках, клапанах стравливания пара ТЭЦ, прессовых посадках, крепежных изделиях и хвостовиках лопаток турбин рекомендуются к использованию антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY 1001, MODENGY 1002, MODENGY 1005 и MODENGY 1014, обеспечивающие защиту от коррозии, снижения трения, облегчение монтажа и демонтажа элементов.
Рис. 2.Лопатки турбин до и после применения покрытия MODENGY
В 2009 году по программе модернизации ТЭЦ потребность в турбинах удовлетворяли импортными агрегатами. По новому плану к 2031 году четверть всех тепловых установок по России будут заменены на отечественные.
Уже разработан проект по серийному производству ГТД-110М. Создавать будут по две единицы в год, первую турбину заказчики получат в 2022 году. После удовлетворения внутренних потребностей начнется выпуск на импорт.
Преимущества первой отечественной турбины большой мощности:
- Высокое качество вырабатываемой энергии
- Топливная эффективность
- Ускорение сроков доставки заказчикам
- Широкие возможности применения
- Снижение затрат на обслуживание
Применение газовой турбины
Газовая турбина разработана для функционирования в парогазовых установках различной мощности. Также она может применяться в качестве приводного механизма компрессорных станций по производству сжиженного природного газа.
Компактные газотурбинные агрегаты распространены в судо- и авиастроении. Они позволяют повысить мощность и скорость кораблей и самолетов, а также уменьшить их габариты.
Рис. 3. Газотурбинный авиадвигатель
Для непрерывного автономного получения чистой энергии используются микротурбинные установки. В РФ также налажен их выпуск, среди прочих этим занимается конструкторское бюро «Турбина».
Такие системы трансформации воздуха в энергию используются в торговых центрах, предприятиях аграрного сектора, нефтедобывающей отрасли и на других промышленных и жилых объектах.