Испытания ГТД-110М и 3D-технология проектирования и производства

Oops! Соответствующей картинки нет

Произведенная Объединенной двигателестроительной корпорацией (входит в Госкорпорацию Ростех) в рамках программы импортозамещения первая российская газотурбинная энергетическая установка мощностью свыше 110 МВт ГТД-110М успешно прошла первые два этапа испытаний.

На второе полугодие 2017 года запланированы испытания с ресурсными рабочими лопатками 1 ступени турбины, затем длительные комплексные испытания, а на 2018 год – запуск в серийное производство.

ГТД-110М мощностью более 110 МВт – одновальная газовая турбина, предназначенная для использования в газотурбинных энергетических и парогазовых установках большой мощности. Она представляет собой результат глубокой модернизации газотурбинного двигателя ГТД-110. На сегодняшний день в России серийно не производятся отечественные газовые турбины в классе мощности свыше 110 МВт.

Работа по проекту ГТД-110М ведется ООО «Инжиниринговый центр «Газотурбинные технологии» – совместным предприятием, в которое входят ПАО «Интер РАО», АО «Роснано» и производитель турбины ПАО «НПО «Сатурн» (входит в ОДК, расположено в г. Рыбинск Ярославской обл.). Создание ГТД-110М является стратегическим проектом, реализуемым в рамках программы импортозамещения в области газотурбинных технологий при активной поддержке Министерства промышленности и торговли РФ и Госкорпорации Ростех.

Первые два этапа испытаний опытного образца ГТД-110М, проходившие на испытательном стенде АО «Стенд» (г. Комсомольск, Ивановская обл.), подтвердили эффективность реализованных первоочередных НИОКР проекта. В частности, проведена оценка внедренных мероприятий по снижению динамических напряжений рабочей лопатки 1-й ступени и мероприятий по обеспечению ресурса камеры сгорания, а также тепловой эффективности корпуса. Проведены испытания термобарьерных
и износостойких покрытий жаровых труб и термобарьерных наноструктурированных покрытий рабочих лопаток турбины.

«Проведенная «Инжиниринговым центром «Газотурбинные технологии» и НПО «Сатурн» работа показала верность выбранных решений, направленных на устранение «детских болезней» ГТД-110. В результате по ключевым технико-экономическим параметрам ГТД-110М конкурирует с лучшими зарубежными аналогами, – говорит заместитель генерального директора АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» – руководитель дивизиона «Энергетические и промышленные программы» Сергей Михайлов. – В ближайшее время мы будем готовы предложить потенциальным заказчикам конкурентоспособный двигатель большой мощности. По предварительным оценкам, потребность только отечественного рынка в газотурбинных установках на базе ГТД-110М составляет до 80 штук до 2030 года».

В настоящее время ПАО «НПО «Сатурн» ведет работу по созданию малоэмиссионной камеры сгорания (МЭКС) для ГТД-110М, конструкторская документация на которую разрабатывается в соответствии с мировыми тенденциями обеспечения экологических норм. Ранее в ОАО «ВТИ» и ФГУП «ЦИАМ» были проведены стендовые испытания прототипа МЭКС на низких и полных параметрах, по результатам которых полностью подтверждены заявленные технические характеристики и обеспечены выбросы NOx не более 50 мг/нм3, СО – не более 10 мг/нм3.

«Работа по созданию качественного нового продукта – ГТД-110М – позволила НПО «Сатурн» расширить конструкторскую, технологическую и производственную компетенцию, – говорит заместитель генерального директора – управляющий директор ПАО «НПО «Сатурн» Виктор Поляков. – Мощности предприятия в настоящее время позволяют производить до двух таких изделий в год, однако НПО «Сатурн» разработана концепция расширения производства для серийного изготовления ГТД-110М в объеме 6-10 штук в год, что позволит обеспечить потребности российского рынка энергетического оборудования».

Существенным преимуществом ГТД-110М перед зарубежными аналогами является высокий КПД – 36,5% (ISO), что выгодно отражается на стоимости жизненного цикла изделия. Кроме того, уникальные массогабаритные характеристики ГТД-110М позволяют осуществлять его транспортировку даже в отдаленные регионы страны в полной заводской готовности любыми видами транспорта, а также выполнять монтаж турбины при замене устаревшего оборудования без реконструкции здания станции. Среди других особенностей ГТД-110М – хорошая динамика по росту и сбросу мощности при переходных процессах, высокие показатели топливной эффективности, низкая себестоимость выработки электрической и тепловой энергии.

Сквозная 3D-технология проектирования и производства деталей и узлов авиационных двигателей внедрена и освоена в конструкторском бюро рыбинского ПАО «НПО «Сатурн» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех).

Ее использование значительно повышает эффективность опытно-конструкторских работ, снижает сопряженные риски и издержки.

В этом году ОДК является одним из спонсоров конференции «Цифровая индустрия промышленной России-2017», которая проходит с 24 по 26 мая в Иннополисе (республика Татарстан). Представители корпорации принимают участие в деловой программе мероприятия.

НПО «Сатурн» специализируется на разработке, производстве и послепродажном обслуживании газотурбинных двигателей для военной и гражданской авиации, энергогенерирующих и газоперекачивающих установок, силовых установок морского назначения. НПО «Сатурн» выпускает двигатели SaM146 (совместно с компанией Safran Aircraft Engines) для пассажирского самолета Sukhoi Superjet 100, двигатели Д-30КП для транспортной авиации, малоразмерные ГТД и др.

Сквозная 3D-технология проектирования и производства предполагает: создание 3D-пространственной математической модели детали/узла, пространственное аэромеханическое проектирование, формирование 3D-конструкторской документации (электронный макет, собираемость), проектирование оснастки по 3D-моделям, изготовление по 3D-модели, контроль 3D-методами с помощью специальных контрольно-измерительных машин и, при необходимости, расчёт реально получившейся геометрии детали. Итогом работы является высокое качество выпускаемых деталей, позволяющее с первого раза обеспечить требования технического задания на всем диапазоне рабочих режимов.

«Проектирование газотурбинного двигателя требует решения множества задач, охватывающих области различных дисциплин: теплофизики, конструкционной прочности, материаловедения, технологичности, управления и т.д., – говорит генеральный конструктор ПАО «НПО «Сатурн» Роман Храмин. – Проведение независимых исследований и разработок в рамках каждой из дисциплин без учета взаимосвязи, а также отсутствие на начальном этапе близкого прототипа, может привести к тому, что полученное техническое решение в целом не будет удовлетворять одновременно всем предъявляемым к двигателю требованиям. Важность и растущая потребность в сквозном подходе к проектированию и изготовлению очевидна. В странах, занимающих ведущие позиции в области создания перспективных авиационных и аэрокосмических систем, достаточно давно проводятся широкомасштабные работы в области комплексных задач».

«Освоение сквозной 3D-технологии проектирования и производства изделий с использованием современных CAD/CAM/CAE систем позволяет «НПО «Сатурн» сократить затраты на создание наукоемкой продукции, повысить её качество и надежность, сократить количество циклов испытаний и сроки вывода продукции на рынок, – отмечает и.о. директора по ИТ ПАО «НПО «Сатурн» Михаил Поляков. – Использование сквозной 3D-технологии стало возможным за счет применения охватывающей все функциональные области деятельности предприятия корпоративной информационной системы, которая построена на современной ИТ-инфраструктуре, обладающей ресурсами для высокопроизводительных вычислений».

В НПО «Сатурн» создан суперкомпьютерный центр «Сатурн-100», представляющий собой единый кластер высокопроизводительных вычислительных ресурсов АЛ-100 и СПАК. Он используется для осуществления сложных, длительных, ресурсоемких вычислений. Общая пиковая производительность модульного центра обработки данных СПАК (специализированный программно-аппаратный комплекс) составляет 114,5 Tflops, суммарный объем оперативной памяти — 14,5 ТБ, суммарное количество процессоров вычислительного поля — 204, общее количество ядер — 2808. Введенный ранее в эксплуатацию центр обработки данных АЛ-100 (общая пиковая производительность – 14,3 Tflops) в 2008 году был признан самым высокопроизводительным суперкомпьютером в промышленности России и СНГ. С помощью намного более мощного суперкомпьютера СПАК специалисты могут выполнять 3D-расчёты, по размерности значительно превосходящие задачи, решаемые на АЛ-100: расчёты с вихреразрешающими моделями турбулентности, нестационарный расчёт акустических характеристик вентилятора, расчет горения в камере сгорания с детальными моделями химической кинетики, сопряженные задачи газовой динамики в нестационарной постановке, задачи многокритериальной и вероятностной оптимизации.

«Для сравнения: если на персональном компьютере мы можем проводить только самые простые расчеты – с одной физической моделью (то есть, только прочность или только тепло) и использовать самые простые модели физических процессов, то АЛ-100 позволил перейти к более сложным расчетам – например, газодинамика и тепло, – рассказывает начальник бригады теплообмена и горения КО систем инженерного анализа СГК ПАО «НПО «Сатурн» Артем Бадерников. – Таким образом, мы получаем правильное тепловое состояние деталей. Однако речь по-прежнему идет о простых моделях. С появлением СПАК мы перешли к сопряженным нестационарным расчетам со сложными моделями физических процессов».

В перспективе IT-потенциал НПО «Сатурн» будет усиливаться, в частности, планируется установка нового, еще более мощного, вычислительного оборудования. Ведется работа по замене части ПО на отечественные аналоги.

__

ПАО «Научно-производственное объединение «Сатурн» – двигателестроительное предприятие, специализируется на разработке, производстве и послепродажном обслуживании газотурбинных двигателей для военной и гражданской авиации, энергогенерирующих и газоперекачивающих установок, силовых установок морского назначения. ПАО «НПО «Сатурн» входит в структуру АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» и является головным предприятием дивизиона «Двигатели для гражданской авиации» – бизнес-единицы ОДК. Расположено в Рыбинск (Ярославская обл.).

АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» (входит в Госкорпорацию Ростех) – интегрированная структура, специализирующаяся на разработке, серийном изготовлении и сервисном обслуживании двигателей для военной и гражданской авиации, космических программ и военно-морского флота, а также нефтегазовой промышленности и энергетики. Одним из приоритетных направлений деятельности ОДК является реализация комплексных программ развития предприятий отрасли с внедрением новых технологий, соответствующих международным стандартам.

Госкорпорация Ростех – российская корпорация, созданная в 2007 г. для содействия разработке, производству и экспорту высокотехнологичной промышленной продукции гражданского и военного назначения. В её состав входят более 700 организации, из которых в настоящее время сформировано 9 холдинговых компаний в оборонно-промышленном комплексе и 6 – в гражданских отраслях промышленности, а также 32 организации прямого управления. В портфель Ростеха входят такие известные бренды, как АВТОВАЗ, КАМАЗ, Концерн Калашников, «Вертолёты России», ВСМПО-АВИСМА и т. д. Организации Ростеха расположены на территории 60 субъектов РФ и поставляют продукцию на рынки более 70 стран. Консолидированная выручка Ростеха в 2015 году достигла 1 трлн 140 млрд рублей. Заработная плата в среднем по Корпорации в 2015 году составила 41 000 рублей, налоговые выплаты Корпорации в бюджеты всех уровней превысили 160 млрд рублей. Согласно новой стратегии Ростеха, основной задачей Корпорации является обеспечение технологического преимущества России на высококонкурентных мировых рынках. Планируемый объём инвестиций на развитие до 2025 года составляет 4,3 трлн рублей.

Читайте также:

Комментарии:


Добавить комментарий

Имя обязательно

Комментарий c активными интернет-ссылками (http / www) автоматически помечается как spam

18+ © 2002-2017 РЫБИНСКonLine: Все, что Вы хотели знать... Рыбинск