Договор с Газпромом

Договор с Газпромом

В конце 80-х – начале 90-х годов начатая в нашей стране реформистская чехарда привела к неразберихе в промышленности, к падению выпуска продукции и особенно военной техники. В этих тяжелых условиях оказались многие оборонные предприятия. НПО «Люлька-Сатурн» тоже встало перед острой проблемой: как выжить, на какое направление ориентировать разработчиков военных двигателей. Руководство предприятия приняло правильное решение: заняться разработкой и изготовлением наземных энергетических установок, близких к профилю ОКБ. Как выяснилось, в них особенно нуждался Газпром.

В 1992 году с Газпромом был заключен договор о совместной деятельности по разработке газотурбинного двигателя в качестве привода насосов для перекачки газа по магистральным трубопроводам.

При этом решались важные задачи: обеспечение конструкторов и работников производства оплачиваемой работой, сохранение кадров, их знаний, опыта в проектировании и изготовлении газотурбинных двигателей.

При проектировании, изготовлении и испытаниях двигателя АЛ-31СТ (такая марка была присвоена наземному варианту газотурбинного двигателя) коллектив столкнулся с новыми для него проблемами, ранее неизвестными, и потому потребовались новые знания и опыт других предприятий, в том числе зарубежных.

«В начале 90-х годов в Газпроме возникла острая потребность в отечественных газотурбинных двигателях для газоперекачивающих агрегатов нового поколения, – рассказывает заместитель генерального конструктора Евгений Ювенальевич Марчуков. – Они необходимы для поэтапной реконструкции и модернизации всей газотранспортной системы Газпрома.

Газоперекачивающие агрегаты составляют у газовиков основу (около 85 %) компрессорного хозяйства, осуществляющего транспортировку газа и газового конденсата. Имея значительные мощности, компрессорное хозяйство Газпрома нуждается тем не менее в техническом перевооружении из-за большого износа агрегатов, из-за низкого коэффициента полезного действия, из-за увеличивающихся выбросов вредных веществ в атмосферу (оксидов азота и углерода).

Технической базой перевооружения стали газотурбинные приводы, создаваемые на оборонных предприятиях России и стран СНГ.

НПО «Люлька-Сатурн», традиционный создатель турбореактивных двигателей для военной авиации, включилось в разработку новой техники – привода нагнетателя газоперекачивающего агрегата мощностью 16 мегаватт.

У этой темы вначале было много скептиков. Они предполагали, что двигатель, созданный на базе боевого двигателя, имеющего большие нагрузки, но сравнительно небольшие ресурсы, не сумеет обеспечить длительную стационарную работу газоперекачивающего агрегата. Эти опасения, как показала в дальнейшем эксплуатация, не подтвердились».

Техническое задание на разработку газовой турбины на базе двигателя АЛ-31Ф, установленного на всемирно известном самолете Су-27 и его модификациях, НПО «Люлька-Сатурн» получило в 1992 году. В том же году началось проектирование газовой турбины, названной АЛ-31СТ (стационарной). «Конечно, – по словам ведущего конструктора Н.Н. Булычева, – внедрение этих конструкторских решений – наступание на горло песне авиационного конструктора, так как многие разработки требовали принципиально нового «наземного подхода». И все-таки создатели авиационных двигателей АЛ, используя свой мощный научно-технический потенциал, за короткий срок разработали газотурбинные двигатели для привода газоперекачивающих агрегатов и для энергоустановок к электростанциям нового поколения».

«Проблемы, конечно, возникали, – говорит В. Беркович, – к примеру, серьезные трудности с разработкой и изготовлением автоматики регулирования двигателя, об испытаниях его на специальных стендах, где вместо керосина – газ. И, главное, ресурс двигателя, который должен быть в 100 раз больше, чем у двигателя военного назначения».

И еще особенность АЛ-31СТ в том, что проверить правильность конструкторских решений можно только непосредственно при эксплуатационных испытаниях на компрессорной станции при перекачке газа.

Проблемы постепенно снимались, и первые же испытания покажут, что двигатель работоспособен.

«Для обеспечения большей надежности, высоких параметров и сокращения сроков доводки, разработчики, создавая АЛ-31СТ, стремились внести минимум изменений в базовый двигатель.

Изменению подверглись лишь некоторые элементы АЛ-31Ф. Их называет главный конструктор Виктор Викторович Куприк:

 – компрессор низкого давления из-за перепроектирования проточной части на меньший расход воздуха;

 – камера сгорания – из-за перехода на газообразное топливо и обеспечения низкого уровня выбросов вредных веществ;

 – наружный контур – из-за изменения внешнего диаметра компрессора низкого давления;

 – система уплотнений опор – из-за перехода на лабиринтные уплотнения вместо масляных контактных уплотнений для повышения ресурса;

 – система управления – в связи с применением электронной системы управления Series-4 американской фирмы «Компрессор Контролз Корпорейшн».

Ходовая часть, диски, валы, подшипники газотурбинного привода, включая и компрессор низкого давления, изменению не подвергались».

Силовая турбина для газотурбинного привода с частотой вращения 5300 об/мин была спроектирована вновь. По предложению генерального конструктора В.М. Чепкина она была объединена с нагнетателем природного газа осевого типа в одном блоке. Ее эксплуатация была начата практически без доводочных работ.

Первый образец газотурбинного привода АЛ-31СТ был собран в марте 1994 года и поступил на испытания на стенд НПО «А. Люлька-Сатурн». Один из стендов в Тураеве, предназначенных для испытаний базового двигателя АЛ-31Ф, был переоборудован для испытаний АЛ-31СТ на газообразном топливе с системой управления Series-4 для отработки запуска, системы управления, оценки характеристик. Этот образец газотурбинного привода используется и сейчас для экспериментальных работ.

Второй образец газотурбинного привода АЛ-31СТ, собранный в июне 1994 года, пройдя комплекс испытаний на стенде, в сентябре того же года поступил на компрессорную станцию «Карпинская» ДАО Тюментрансгаза для опытной эксплуатации. Газотурбинный привод АЛ-31СТ был установлен вместо газотурбинного привода НК-16СТ (КБ Н.Д. Кузнецова), при этом системы, обслуживающие газотурбинный привод в газоперекачивающем агрегате, претерпели минимальные изменения.

КБ спроектировало турбину АЛ-31СТ – стационарная. Проблемы, конечно, возникали, но они снимались, испытания показывали, что АЛ-31СТ в необычных условиях работоспособен. Сейчас наземные авиадвигатели работают на многих компрессорных станциях при перекачке газа и наработали около трехсот тысяч часов.

С сентября по декабрь 1994 года были проведены подготовительные и монтажные работы, выполнена пусконаладка. С января 1995 года начата опытная эксплуатация газотурбинного привода, наработка его за первый этап эксплуатации составила 1175 часов.

Для обеспечения непрерывной работы на выделенном для АЛ-31СТ рабочем месте на НПО «А. Люлька-Сатурн» принято решение использовать для опытной лидерной эксплуатации два газотурбинных привода АЛ-31СТ. Такое решение ускорило темп доводки АЛ-31СТ, позволило оперативно внедрить разрабатываемые мероприятия с проверкой их в реальных условиях эксплуатации. Оперативному внедрению мероприятий способствовал созданный на базе Краснотурьинского производственно-технического предприятия ДАО Тюментрансгаза (в 12 км от компрессорной станции «Карпинская») центр диагностики и восстановительного ремонта. Ряд мероприятий, требующих частичной разборки газотурбинного привода, был внедрен в условиях центра. Там же проводилась углубленная инспекция состояния элементов газотурбинного привода. Центр диагностики сократил сроки внедрения и контроля.

«Модульная конструкция газотурбинного привода АЛ-31СТ, – по словам Валерия Вадимовича Белоконя, – обеспечивает замену узлов без дополнительных работ по подгонке, балансировке и испытаниям».

Центр диагностики и восстановительного ремонта, который мы создали совместно со специалистами Газпрома, позволяет выполнять многие трудоемкие технологические операции: комплексное диагностирование технического состояния, замену модулей, отдельных узлов и деталей, частичную разборку для устранения повреждений лопаток компрессора, промывку и очистку узлов и деталей.

Поэтому цикл восстановительного ремонта не превышает 15–20 дней, а это очень удобно и важно для эксплуатации.

В начале 90-х годов в Газпроме возникла острая потребность в отечественных газотурбинных двигателях для перекачки газа по магистральным трубопроводам. С Газпромом был заключен договор о разработке наземной газовой турбины на базе двигателя АЛ-31Ф.

В 1996 году АЛ-31СТ прошел межведомственные испытания и рекомендован для серийного изготовления.

На Уфимском машиностроительном производственном объединении под руководством генерального директора Валерия Павловича Лесунова началось освоение его серийного производства.

По всем параметрам и характеристикам он полностью соответствует требованиям технического задания, согласованного с РАО «Газпром».

По сравнению с приводом НК-16СТ Самарского ОКБ, для замены которого используется АЛ-31СТ, он имеет расход топливного газа на 900 – 1000 кг/ч меньше. При средней годовой наработке газоперекачивающего агрегата 5600 часов экономия в расходе топливного газа при использовании газотурбинного привода АЛ-31 ОТ составляет 8 000 000 нм³, что соответствует экономии 400 000 долларов США в год.

Необходимо также отметить низкий уровень безвозвратных потерь масла (0,28…0,30 кг/ч), что тоже вместе с периодичностью технического обслуживания через 2000–3000 часов вносит экономию в эксплуатационные расходы.

Конструкторы продолжают работу по дальнейшему совершенствованию конструкции газотурбинного привода, его характеристик, снижению трудоемкости изготовления.

Для улучшения эксплуатационной технологичности разработана компоновка и изготовлен газотурбинный привод с «нижним» расположением коробки приводов агрегатов.

При создании АЛ-31СТ широко использовали отечественный и зарубежный опыт.

Назначенному в 1993 году руководителем проекта турбонагнетателя И. Уварову довелось участвовать совместно со специалистами итальянских, английских, голландских, американских фирм в создании автоматического управления газотурбинных приводов, познакомиться с уровнем зарубежной техники, с организацией труда на их фирмах.

«Наше руководство предоставило возможность, – говорит И. Уваров, – посетить фирму «Купер-Ройлс» в США для знакомства с изготовлением современных нагнетателей природного газа. Довольно много приходилось участвовать в переговорах с представителями различных фирм Англии, США, Китая, Швейцарии. Все это пригодилось при создании АЛ-31 СТ. В 1995 году меня назначили начальником отдела компрессоров и турбин. Ежегодно на международном симпозиуме компрессорщиков в Санкт-Петербурге мы с В.А. Фаминским были представителями нашего предприятия, активно участвуя в семинарах этого симпозиума».

«Опыт эксплуатационных испытаний АЛ-31 СТ, – утверждает И.И. Булычев, – существенно помог конструкторам при доводке авиационных двигателей, так как современный двигатель военного назначения должен иметь увеличенный до 1500–2000 часов ресурс. Мероприятия по дефектам, возникшим при работе более 1000 часов на испытаниях АЛ-31 СТ, были успешно внедрены и в авиационный двигатель».

В начале эксплуатации двигателя отмечались некоторые неисправности. Самым серьезным дефектом был выход из строя межроторного подшипника, расположенного между вращающимися валами турбин низкого и высокого давления. Для его устранения была спроектирована и изготовлена опора турбины высокого давления, на которую установили подшипники по классической схеме. Двигатель с такой компоновкой турбины прошел испытания и внедрен в серию на Уфимском машиностроительном производственном объединении.

По мнению Виктора Михайловича Чепкина, стационарная газовая турбина АЛ-31 СТ, спроектированная на базе авиационного двигателя АЛ-31 Ф, – наиболее значительная разработка оборонной отрасли для промышленного применения в народном хозяйстве. По экономической выгоде, надежности, ресурсу, уровню автоматизации, ремонтопригодности и экологическим характеристикам высокоэффективный АЛ-31СТ полностью соответствует современным мировым стандартам.

Двигатели успешно работают уже в различных газоперекачивающих агрегатах на нескольких компрессорных станциях: Тюментрансгаз, Лентрансгаз, Мострансгаз, Баштрансгаз, Пермтрансгаз.

Мы разработали программу дальнейшего совершенствования АЛ-31СТ по увеличению ресурса, уменьшению стоимости, улучшению технологичности и условий эксплуатации. На основе АЛ-31СТ нами создан газотурбинный привод АЛ-31СТЭ для электрогенераторов электростанций мощностью от 12 до 20 мегаватт. Этот привод выполняется как с трехступенчатой, так и с пятиступенчатой турбиной с редуктором, имеющим вращение 3 000 об/мин.

Привод АЛ-31СТЭ с трехступенчатой турбиной и редуктором применен при строительстве электростанции АО «Шкода» в Чешской Республике. В проекте строительства электростанции Калужской ТЭЦ и Уфимской ТЭЦ-5 использован привод АЛ-31СТЭ с пятиступенчатой турбиной. По техническим характеристикам и экологической безопасности созданный НПО «Люлька-Сатурн» газотурбинный привод с АЛ-31СТЭ полностью соответствует мировым стандартам.

Он имеет очень большие перспективы применения в энергетике. На Уфимском МПО монтируется энергетическая установка АЛ-31СТЭ мощностью 16 мегаватт для обеспечения электроэнергией предприятия. Сейчас, когда РАО «ЕЭС» нередко отключает энергию от различных промышленных, военных, бытовых, медицинских и других объектов, применение АЛ-31СТЭ жизненно необходимо. Правительству Российской Федерации нужно позаботиться о развитии этого энергетического направления в народном хозяйстве. Более чем десятилетний опыт эксплуатации двигателя подтвердил наше правильное решение о его создании. В конце восьмидесятых – начале девяностых годов при тогдашней ситуации в стране мы поняли, что одними военными заказами не выживем, они от ВВС почти перестали поступать, и тогда мы стали искать другие пути для выживания. Тогда для нас было два пути – выход с двигателем для военного самолета на международную арену и применение авиационного двигателя в мирных целях.

Мы использовали оба этих направления – сотрудничество с Китаем и Индией и Газпромом. Получилось удачно. «Сатурн» выжил.

Это стало возможным благодаря большому научно-техническому потенциалу НПО «А. Люлька-Сатурн».

Большой вклад в создание газовой турбины АЛ-31СТ, организацию сервисного центра по техническому обслуживанию и ремонту турбины и организацию эксплуатации внесли Е.Ю. Марчуков, А.И. Волков, В.В. Куприк, Н.М. Мэнн, В.В. Белоконь, И.Е. Уваров, В.Г. Семенов, К.Ю. Сорокин, Н.Н. Булычев В.И. Федюкин, Е.В. Балуков».

«Значительные внутриполитические перемены требовали принятия новой стратегии деятельности предприятия, – утверждает главный конструктор Альберт Иванович Волков. – Генеральный конструктор В.М. Чепкин, правильно оценив обстановку, уже во 2-й половине 80-х годов начал готовить конверсионные проекты. Один из таких проектов – разработка энергетических установок для газовой промышленности.

По программе конверсии двигатель АЛ-31Ф был переделан в энергоустановку для перекачки газа – АЛ-31СТ – турбоэнергоагрегат для газоперекачивающих станций. Установка прошла успешные испытания на газовой магистрали в Сибири.

Новая философия международных отношений привела к более тесным техническим и деловым контактам с иностранными фирмами. Мы разработали ряд совместных проектов газовых турбин со швейцарско-шведской фирмой «АББ», концерном, имеющим твердое имя в деловом мире и создающим тепловые станции различного назначения. В созданном совместном предприятии нами были собраны лучшие специалисты в этой области. Сохранился основной костяк кадров, приобретен большой опыт работы в новых экономических условиях. Конечно, бывают и ошибки, но из них делаются правильные выводы.

Планов много, но, чтобы их выполнить, надо работать точно, высокотехнично, с минимальными издержками, привлекать и растить специалистов с высоким качеством труда.

И еще: мы поняли, что недостаточно сделать изделие, надо сопроводить его фирменным обслуживанием, тогда дело будет иметь успех. Поэтому нами организованы эффективные сервисные центры.

Некоторые блоки для газоперекачки Газпром заказал во Флоренции у итальянской фирмы «Нуово Пиньоне», более 80 % акций которой принадлежат американской фирме «Дженерал Электрик».

Во время первого посещения «Нуово Пиньоне» нашими специалистами итальянские инженеры посматривали на них снисходительно и даже свысока. Но первые же переговоры показали, что технический и разносторонний уровень наших специалистов не только не уступает, но и превосходит уровень итальянцев.

Главный конструктор Виктор Викторович Куприк, ведущий конструктор Анатолий Александрович Проскурин безоговорочно доказали это, работая вместе с итальянцами на фирме «Нуово Пиньоне». Самое удивительное событие в этом сотрудничестве произошло позже, когда АЛ-31СТ вытеснил американский двигатель Р404 фирмы «Дженерал Электрик». Конкуренция закончилась в пользу нашего двигателя».

В.В. Куприк, главный конструктор по наземной тематике: «В начале 90-х годов, в самый сложный для компании период, коллектив КБ переориентировался на создание газотурбинной техники наземного применения. Впервые в стране для газоперекачивающей отрасли был применен двигатель, работавший на крыле самолета-истребителя. В этом состояла основная сложность конвертирования авиационного двигателя.

Виктор Викторович Куприк, начальник отдела по анализам параметров двигателей при стендовых испытаниях. Главный конструктор по наземной тематике для газоперекачки.

Благодаря напору и энтузиазму В.М. Чепкина двигатель для газоперекачивающего агрегата был спроектирован в короткие сроки. Работы, начавшиеся в конце 1992 года с оформления технической документации и соглашений с Газпромом, завершились к 1994 году. Первый экземпляр двигателя успешно прошел стендовые испытания. В середине 1994 года появился второй ГТД наземного применения, который был поставлен на компрессорную станцию Карпинская (Тюменьтрансгаз). Проведенные в октябре первые запуски подтвердили превосходную способность агрегата эксплуатироваться в составе станции, и начиная с декабря 1994 года в Тюменьтрансгазе приступили к опытной эксплуатации двигателя, созданного коллективом конструкторов НПО «Сатурн».

Естественно, в процессе работы нашего двигателя возникали проблемы, но они были связаны с тем, что мы спустили с крыла на землю авиационный высокотемпературный двигатель».

К.Ю. Сорокин, заместитель главного конструктора, в 90-е гг. первый технический руководитель по проекту установки первого наземного ГТД на станции Карпинская:

«Мы взялись за это дело горячо, и нисколько не жалею, что отдал этому делу лет 7–8. Эта станция находится в первом эшелоне перекачки газа. Далее газ распространяется по сети разных газопроводов до Северного Урала, Севера и Юга. Сложность применения нашего двигателя на этапе добычи природного газа в газоперекачивающем агрегате состояла в том, что в случае успешной реализации режима, предложенного Газпромом, для нас открывались очень широкие перспективы в отрасли. А почему? Газ на этапе добычи – неочищенный: проходит через слои вечной мерзлоты. Песчинки, льдинки – весь растопленный мусор попадает на наш мотор. И если уж мы в этих условиях сможем работать со своим нежным авиационным двигателем, то тогда дальше мы найдем применение своим наземным разработкам везде, где происходит многоступенчатая система очистки.

У нас самих были очень серьезные опасения по поводу запуска АЛ-31СТ на станции Карпинская, потому что лопатка последних ступеней компрессора имеет очень острую кромку радиусом в 0,2–0,3 – 0,4 мм. Любой песок, если он попадает на лопатку стихийно, стачивает эту кромку – ухудшаются параметры двигателя, что влечет за собой совсем другой расход газа. Лопатка тупится. Но этого не произошло. Наш двигатель выдержал все испытания.

На сегодняшний день общая наработка АЛ-31СТ на разных станциях и в разных условиях эксплуатации составляет около 300 тыс. часов. То есть мы близки к тому, чтобы провести сертификационные испытания и поставлять Газпрому и другим организациям серийные моторы».

Данный текст является ознакомительным фрагментом.