Большая русская мощность. Газовые турбины 65 и 170 Мвт

То, что именно «Силовые машины» сегодня являются отечественным лидером энергетического машиностроения, можно назвать исторически сложившимся или исторически обоснованным и закономерным. Именно здесь, на Ленинградском металлическом заводе, головной производственной площадке компании, в 1957 году была выпущена первая стационарная газовая турбина ГТ-12-3 мощностью 12 МВт. А через 13 лет здесь же, в Питере, была выпущена 100-мегаваттная ГТ-100-750, на тот момент самая мощная и совершенная газотурбинная установка в мире. Из новейшей истории России нельзя не вспомнить разработанную в нулевых ГТЭ-65. Головной образец этой машины был поставлен в 2012-м на одну из московских ТЭЦ. Машина прошла цикл холодных испытаний, подтвердив расчетные параметры, но из-за временных ограничений со стороны электростанции на обкатку и доводку новой установки газовая турбина не была введена в промышленную эксплуатацию.

В 2017 году для строящейся в Крыму ТЭЦ были поставлены иностранные газовые турбины. Тогда же одномоментно секторальные технологические санкции против России выявили острую проблему, связанную с обеспечением энергетической безопасности страны. Российская теплоэнергетика преимущественно работает на паротурбинных установках (ПТУ). Более эффективной является совместная работа газовой и паровой турбины — парогазовая установка (ПГУ). На территории страны свыше 30 ГВт генерирующих мощностей работают в парогазовом цикле, и отсутствие собственных газотурбинных технологий создает самые серьезные риски.
Если представить, что энергетическая отрасль попадет под секторальные санкции, мы не сможем купить не только ни одной газовой турбины, но даже и запчасти к ним. А если смотреть шире, то это уже вопрос глобальной конкурентоспособности российской экономики на мировом рынке, так как цена электроэнергии в парогазовом цикле всегда будет минимум на треть ниже, чем в паросиловом.

Задача создать свое газотурбинное производство была поставлена на государственном уровне. Это одновременно напомнило время индустриализации СССР и восстановление промышленности после Великой Отечественной войны. Поставленная задача в отличие от большинства лозунгов несет в себе какое-то очень большое и важное значение, некий истинный смысл и настоящую, понятную цель. Как говорится, такое дело не грех и поддержать. На заседании Комиссии по вопросам стратегии развития ТЭК и экологической безопасности акционер «Силовых машин» Алексей Мордашов заявил о готовности компании разработать и начать производить линейку отечественных газотурбинных установок мощностью 65 и 170 МВт, а также построить электростанцию, на которой можно было бы получить референции для этих турбин. Предложение было поддержано президентом России: Владимир Путин поручил выделить субсидию на эти разработки в формате государственного софинансирования. Для этих целей из федерального бюджета были выделены инвестиции в размере 7 млрд рублей.
Согласно Постановлению Правительства № 719, в котором говорится, что локализация по данной номенклатуре с 2021 года должна составить 90%, Минпромторг создает дорожную карту по выпуску российских газовых турбин, предполагающую полный цикл производства: от разработки документации до инфраструктуры сервиса. По сути, в России заново создается новый сегмент машиностроения, продукция которого должна через несколько лет выйти в серию. Одновременно в «Силовых машинах» был начат проект возрождения технологии создания ГТУ.

Если театр начинается с вешалки, то начинать возрождение отечественного производства газовых турбин большой мощности надо было, собственно, с создания КБ. Создание СКБ «Силмаша» проходило в два этапа. На первом была сформирована группа из специалистов, знакомых со спецификой газотурбинной тематики и являющихся экспертами в своей специализации. В их задачи входило: оценка состояния документации имеющихся проектов ГТЭ-65 и ГТЭ-170, определение объемов работ и формирование планов проектов. На втором этапе штат КБ был укомплектован специалистами с опытом работы в проектах по созданию авиационных и энергетических газотурбинных двигателей в российских и зарубежных компаниях.
Сегодня в СКБ ГТУ работает порядка ста человек, собранных по всей стране. Это специалисты высокого уровня, как правило, окончившие технический вуз с красным дипломом, имеющие научную степень и являющиеся лауреатами престижных профессиональных конкурсов. Но главное — всю команду объединяет искренняя вера в возможности и перспективы российской промышленности и энергетики.
Сейчас КБ «Силовых машин» работает над двумя типоразмерами газовых турбин: ГТЭ-65 и ГТЭ-170. По ГТЭ-65 конструкторская документация разработана полностью за исключением камеры сгорания, работа над которой продолжается. По ГТЭ-170 готовность документации составляет порядка 80%. Головной образец ГТЭ-65 проходит ревизию на производстве, а первый образец ГТЭ-170 запущен в производство.
Параллельно специалисты продолжают совершенствовать обе турбины, а именно проточные части компрессора и газовой турбины, а также камеру сгорания, чтобы увеличить мощность и улучшить технико-экономические показатели. Для решения этих задач привлечена фундаментальная наука. В разработке НИОКР участвует практически вся страна — порядка 40 ключевых научно-исследовательских и промышленных организаций. И в этом смысле создание современных газотурбинных установок уже стало по-настоящему национальным проектом, в котором участвуют Сибирское отделение РАН, НПО ЦКТИ, НИИ КМ «Прометей», ЦИАМ, ВТИ, ЦНИИТМАШ, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Уральский федеральный университет и многие другие. Более того, такой подход позволил сформировать спрос на грамотных, талантливых специалистов.

Для выполнения сложных аэродинамических и прочностных расчетов — как поузловых, так и в сборе — был введен в эксплуатацию мощный вычислительный кластер с пиковой производительностью 170 TFLOPS. И сегодня «Силовые машины» — единственная в России промышленная компания, обладающая такими вычислительными мощностями.
Помимо реализации первого и важнейшего этапа по закладке фундаментальной научной базы, необходимо помнить о решении и производственных задач, которые начинаются с поиска поставщиков. На данный момент «Силовые машины» сформировали цепочку отечественных поставщиков по всем необходимым компонентам, включая литье и поковки, идет процесс утверждения субпоставщиков.

— Сейчас в проработке вопрос производства литых заготовок для рабочих лопаток газовых турбин. Мы нашли несколько поставщиков литья, но их мощности требуют определенной модернизации и, как следствие, значительных инвестиций, — комментирует Николай Фокин. — Однако это решаемо: мы готовы либо инвестировать в развитие их технологической базы, либо создать собственное литейной производство.
Производство же самих газовых турбин будет развернуто на Ленинградском металлическом заводе в Санкт-Петербурге: это комплементарно технологическим операциям, которые завод исторически делает, но необходимо дооснащение производства некоторыми группами оборудования, чтобы расширить узкие места. Всего требуется 48 дополнительных единиц станочного оборудования — четверть этого объема уже законтрактована, по остальным договоры планируется подписать до конца года. Общий объем инвестиций в дооснащение производства по предварительным расчетам превышает 4 млрд рублей.

Для проведения испытаний полноразмерных узлов камер сгорания энергетических ГТУ средней и большой мощности «Силовые машины» располагают испытательной станцией, введенной в эксплуатацию в 2006 году, где проводились испытания и доводка камер сгорания для ГТЭ-65.
— Камера сгорания газовой турбины сложно рассчитывается даже с современными средствами, особенно в части уровня выброса вредных веществ, а мы ставим перед собой цель создания экологически чистых и соответствующих современным мировым требованиям машин, поэтому мы проводим модернизацию испытательного стенда, — говорит Николай Фокин.
Другая важная для производства задача — обкатка турбин, которая может осуществляться либо на действующих электростанциях, либо на специально созданной экспериментальной станции. В настоящее время представители «Силовых машин» обсуждают возможность кооперации с генерирующими компаниями. Имеется и план Б, в соответствии с которым компания предложила строительство экспериментальной станции. Свои первые ГТУ «Силовые машины» планируют поставлять не позднее конца 2023 года.