Турбиностроение
- Турбостроение: основные направления
- Турбиностроение в России
- Инновации в турбостроении и пути дальнейшего развития отрасли
Турбиностроение (турбостроение) – это отрасль машиностроения, специалисты которой занимаются разработкой и строительством энергетических турбин, преобразующих ресурс входящего рабочего тела в механическую работу генератора энергии.
Турбостроение: основные направления
Турбинные агрегаты в своей конструкции имеют два основных элемента – ротор и статор. Первый представляет собой вращающийся вал, на который установлены диски с металлическими пластинами – лопатками.
Статор – это неподвижная часть турбины, которая состоит из корпуса и лопастей, служащих для направления потоков вещества на рабочие лопатки.
Для приведения вала турбины в движение используют мощность рабочих тел.
В зависимости от используемого вещества турбостроение делится на три основных отрасли: строительство паросиловых, газотурбинных и парогазовых установок.
В структуре современной энергетики увеличивается доля газотурбинных и парогазовых агрегатов. Последние используют два двигателя, отработанный газ первой установки применяется для подогрева котла второй, благодаря чему увеличивается КПД работы.
Турбиностроение в России
Отечественное турбиностроение начало развиваться с конца 19 века. В 1895 году была сконструирована и собрана газотурбинная установка, которая не была введена в производство из-за быстрого выхода камеры сгорания из строя.
Первая советская паровая турбина была создана в 1924 году на Металлическом заводе.
В дальнейшем разрабатывалось большое количество турбинных установок, однако их мощность не была удовлетворительной.
В конце 90х годов был открыт проект по созданию высокомощного газотурбинного двигателя. Прогресс в его осуществлении был достигнут только после 2010х годов, когда в него вступили «Роснано», «ОДК-Сатурн» и «Интер РАО».
В 2019 году турбину, которая получила название ГТД-110М, внедрили в парогазовые установки.
Для ее обслуживания применяются только материалы российского производства, такие как антифрикционные твердосмазочные покрытия от отечественной компании «Моденжи». На хвостовики лопаток, подшипники скольжения, конденсатоотводчики, прессовые посадки, ходовые винты наносятся составы MODENGY 1001, MODENGY 1002, MODENGY 1005, MODENGY 1014, которые снижают трение подвижных деталей, защищают металлические элементы от коррозии и увеличивают ресурс оборудования.
Инновации в турбостроении и пути дальнейшего развития отрасли
Инновации в турбиностроении – это внедрение новых технологий для повышения эффективности работы турбинных двигателей.
Основные направления совершенствования разработки газотурбинных установок:
- Повышение рабочей температуры воздуха перед турбиной (достижение температуры горения топлива) и степени его сжатия внутри компрессора. Для этого необходимо создание более жаропрочных и жаростойких материалов для строительства камер сгорания, роторов, пластин
- Отказ от системы охлаждения путем изготовления керамических или углеродных лопаток, не требующих снижения температуры
- Строительство турбинных установок с учетом достижений авиастроения
- Увеличение срока службы турбин
- Совершенствование программного обеспечения
- Снижение количества вредных выбросов за счет применения более экологичного топлива и создания малоэмиссионных камер сгорания, выделяющих меньшее количество оксидов азота
- Уменьшение габаритов
Стандартные современные газотурбинные агрегаты имеют КПД 35 процентов, при этом температура газа на входе в двигатель составляет около +1300 °С.
Были созданы газовые турбины на базе авиационных двигателей, что позволило увеличить нагрев тела перед рабочей камерой до +1500 °С. Благодаря этому КПД достиг 44 процентов.
Если включить такие турбины в парогазовые установки, то КПД поднимется до 60 процентов.
Одной из инноваций современного турбостроения стало создание устройства с промежуточным охлаждением. При температуре воздуха в +1380 °С был достигнут КПД, равный 46 процентам.