АЭС получат первую российскую тихоходную турбину

В Санкт-Петербурге завершается работа над головным образцом тихоходной паровой турбины большой мощности.

Фото предоставлено пресс-службой АО «Силовые машины»
Сборка головного образца новейшей тихоходной турбины на производственной площадке Ленинградского металлического завода (входит в АО «Силовые машины»)

По сей день приходится слышать, что тяжелая промышленность в России заглохла, и восстановить ее будет трудно — если вообще возможно. Но вот факт, который спорит с подобного рода утверждениями: на высокотехнологичной производственной площадке Ленинградского металлического завода (ЛМЗ) в Санкт-Петербурге  успешно идёт сборка головного образца новейшей тихоходной турбины. Проект разрабатывался и реализуется на ЛМЗ, что называется, с нуля. Вложенные в него 7 млрд рублей позволили возвести и запустить новый производственный цех и создать 200 рабочих мест.

К сегодняшнему дню специалисты ЛМЗ завершили сборку проточной части цилиндров низкого давления и осуществляют установку роторов низкого давления. Уже в этом году завод обещает завершить все работы и провести необходимые испытания.

«Это новый проект, и реализуется он в том числе как замена выбывшим мощностям харьковского завода, где исторически производились тихоходные турбины», — пояснил технический специалист и доцент ИПиНБ РАНХиГС Павел Грибов.

Тихоходная турбина нового поколения спроектирована и разработана сотрудниками специального конструкторского бюро «Турбина» ЛМЗ  Фото предоставлено пресс-службой АО «Силовые машины»
Тихоходная турбина нового поколения спроектирована и разработана сотрудниками специального конструкторского бюро «Турбина» ЛМЗ
Фото предоставлено пресс-службой АО «Силовые машины»

Тише едешь — дольше будешь

По частоте вращения паровые турбины для мощных энергоблоков бывают двух видов — быстроходные и тихоходные. Принципиальное отличие между ними— в количестве оборотов, которое совершает ротор за единицу времени. Для быстроходной турбины это 3000 оборотов в минуту, для тихоходной — в два раза меньше — 1500.

«Чем меньше число оборотов в минуту, тем меньше износ деталей, тем меньше напряжений в общей системе. То есть, при том же КПД, что и у быстроходной, такая турбина может больше и дольше работать, — поясняет физик-ядерщик Андрей Ожаровский. — Сейчас в мире развитие идёт к тому, чтобы делать турбины с меньшим числом оборотов в минуту.»

Тихоходную паровую турбину нового поколения, спроектированную в специальном конструкторском бюро «Турбина» ЛМЗ, специалисты считают на сегодняшний день одной из самых перспективных в мире. А производители говорят, что характеристики ее основных узлов позволят в перспективе создать на базе этой турбины такую, применение которой будет возможно в энергетической установке с единичной мощностью в диапазоне 1600-1800 МВт.

Быстроходная и тихоходная турбины отличаются не только частотой вращения ротора, но и массогабаритными характеристиками. Так, наружный диаметр быстроходной (определяемый длиной лопаток) в 1,5-2 раза меньше — около 4 метров против семи у тихоходной (чтобы было понятнее — это примерно высота двухэтажного дома). Но количество цилиндров у быстроходной больше, поэтому она длиннее. Что же касается веса, то быстроходная турбина на 20-30% легче тихоходной.

Оба варианта могут выдавать аналогичную мощность, поэтому предпочтения заказчика зависят от разных причин — как технико-экономического, так и субъективного характера, отметили в пресс-службе АО «Силовые машины», в состав которого входит ЛМЗ. И подчеркнули, что после завершения сборки и проведения стендовых испытаний ЛМЗ станет единственным российским предприятием, изготавливающим мощные паровые турбины как в быстроходном, так и в тихоходном исполнении.

Наружный диаметр ротора тихоходной турбины приближается к 7 метрам. Чтобы было понятнее — это примерно высота двухэтажного дома  Фото предоставлено пресс-службой АО «Силовые машины»
Наружный диаметр ротора тихоходной турбины приближается к 7 метрам. Чтобы было понятнее — это примерно высота двухэтажного дома
Фото предоставлено пресс-службой АО «Силовые машины»

Планируется что в дальнейшем тихоходные турбины будут использовать на атомных электростанциях проекта ВВЭР-ТОИ — двухблочных, оптимизированных по технико-экономическим показателям АЭС поколения III+ с водо-водяными энергетическими реакторами.

Немного истории

Первая отечественная паровая турбина, изготовленная на Металлическом заводе в Петербурге в далёком 1907 году, выдавала всего 200 кВт мощности. Принятый после революции план ГОЭЛРО потребовал новых, более мощных энергетических установок, и уже в 1927 году на Ленинградском металлическом заводе произвели турбину в 50 раз мощнее — 10 МВт.

К 1938 году единичная мощность турбин достигла 100 МВт, а после войны в Ленинграде изготовили первые в Европе агрегаты мощностью 150 МВт, получившие название «турбин мира» — в честь Стокгольмского воззвания в защиту мира, принятого на сессии Постоянного комитета Всемирного конгресса сторонников мира в марте 1950 года по инициативе знаменитого физика-атомщика Фредерика Жолио-Кюри.

Мощности паровых турбин росли: в конце 1970-х годов было принято решение разработать и изготовить на базе ЛМЗ инновационную, менее металлоёмкую быстроходную машину. В 1982 году первый образец мощностью 1000 МВт был собран.

Венцом конструкторского и инженерно-технического развития второй половины ХХ века стала паровая турбина мощностью 1200 МВт, созданная на ЛМЗ для Костромской ГРЭС. На одном турбинном валу этой турбины удалось сосредоточить мощность почти всех электростанций плана ГОЭЛРО.