Сравнение тихоходных и быстроходныx турбин мощностью 1000 МВт Уважаемые коллеги! Хочу поделиться с Вами рядом соображений, возникших у нас в ходе подготовки и реализации нескольких модернизационных проектов. Соображения эти - не вполне технические или даже не экономические. Речь пойдет о вопросах стратегического характера. Вопросах, над которыми сегодня все чаще и чаще задумывается руководитель практически любой перевозочной компании пространства 1520, обладающей собственным локомотивным хозяйством. Независимо от ведомственной принадлежности и масштаба деятельности. Мы попытались поставить себя на место наших потенциальных клиентов и ответить на эти вопросы.

Болгария и атомная энергетика Первое место на Балканах по экспорту электроэнергии Турция как один из приоритетных заказчиков после интеграции европейской и турецкой энергосистем Альтернативы атомной энергетике нет Планы Еврокомиссии по доведению до 30% доли электроэнергии получаемой из возобновляемых источников до 2020 г. Развитие атомной энергетики как приоритетной отрасли ввиду отсутствия других альтернативных источников для удовлетворения быстрорастущего спроса НИИ «Техностандарт»

Результаты деятельности 35-летний опыт эксплуатации атомных энергоблоков в Болгарии показывает исключительно высокую надежность этого энергоисточника, покрывающего базовую нагрузку энергосистемы. Атомная станция «Козлодуй» эксплуатируется в соответствии с самыми высокими стандартами безопасности, что подтвердили многочисленные международные проверки За первый квартал 2011 года АЭС «Козлодуй» произвела рекордные 4 506 941 МВтхч АЭЦ «Козлодуй» перевыполнила годовой план 26 декабря 2010 станция выполнила годовой план производства электроэнергии. Задание на год — 14 995 140 МВтхчас. До канца года станция произвела ещё более 200 000 МВтхчас сверх плана, что соответствует около 18 миллионов левов сверхплановых доходов КИУМ 2010 89,15% на 5 блоке 84,92% на 6 блоке Это рекордное достижение за всё время жизни блоков №№ 5-6. По сравнению с тем же периодом 2010 года, объем производства увеличился на 297 000 МВтхч. По ценам на открытом рынке, это обеспечит дополнительный доход для «Козлодуй» в размере 20 миллионов левов По сравнению с 2009 годом, финансовые результаты станции выглядят существенно лучше. Прибыль компании по состоянию на ноябрь составляла 125 миллионов левов, что на 45 миллионов больше аналогичного периода 2009 года НИИ «Техностандарт»

Пути увеличения выработки и КПД Мир выходит из кризиса. Страны пересматривают планы экономического развития на 15-20 лет вперёд. Изучая эти планы, легко определить потребности в электроэнергии – каждые 2% экономического роста дают прирост 1% в потреблении энергии Модернизация работающих блоков АЭС «Козлодуй» Строительство АЭС «Белене» Строительство АЭС «Белене» Для АЭС «Белене» говорится об энергии по цене 4-5 евроцентов за кВт×час. Годовой объём отпуска электричества с «Белене» составит до 16 миллиардов кВт×час. Это составит доход 1,6 миллиардов левов в год. За минусом расходов на содержание – объем прибыли составит порядка 1,3 миллиарда левов, или 650 миллионов евро Модернизация проточной части ЦВД. Расчетное значение увеличения электрической мощности до 20 МВт, во всем диапазоне изменения температуры охлаждающей воды На площадке АЭС «Белене» находится на длительном хранении комплектная паровая турбина К-1100-60/1500-2М, изготовленная ОАО «Турбоатом» для строительства энергоблока №1 Модернизация стопорно регулирующих клапанов. По результатам обследования оборудование турбины может быть использовано при строительстве энергоблока №1 АЭС «Белене» с учетом незначительного доукомплектования тех узлов, которые были использованы как запчасти на АЭС «Козлодуй» или пришли в негодность Модернизация рабочих лопаток 4-х и 5-х ступеней НД Повышение надежности НИИ «Техностандарт»

Принятие решения Турбина ОАО «Турбоатом» на 1500 об/мин для энергоблока 1000 МВт обладает рядом преимуществ по сравнению с «быстроходной» турбиной на 3000 об/мин. Для объективного учета различий в экономичности рас-смотренных вариантов и исключения привходящих обстоятельств сопоставление проведено при соблюдении равенства тепловой мощности реактора, начальных параметров, температуры питательной воды и поверхностей охлаждения конденсатора. Рассмотренные варианты различаются между собой только частотой вращения ротора и конструктивным исполнением: для турбин на 3000 об/мин — ЦВД+4 ЦНД, для турбин на 1500 об/мин — ЦВД+З ЦНД. Выбор профиля агрегата должен осуществляться на основе таких факторов как экономичность, надежность, компоновка, ремонтопригодность и др. НИИ «Техностандарт»

Тихоходные турбины для энергоблоков АЭС большой мощности Общий вид турбоустановок мощностью 1000 МВт, 1200 МВт и 1600 МВт НИИ «Техностандарт»

Принципиальная тепловая схема турбоустановок мощностью 1000 МВт, 1200 МВт и 1300 МВт НИИ «Техностандарт»

при температурах 25...35°С выигрыш в мощности Уменьшенных скоростей Экономичность Экономичность выше быстроходной на 2...2.2% при температурах охлаждающей воды 15...20°С при температурах 25...35°С выигрыш в мощности увеличивается до 5% Достигается за счет Применение двухступенчатого промперегрева, вместо одноступенчатого в быстроходных турбинах Уменьшенных скоростей потока пара в ступенях и, следовательно, уменьшенных потерь в ступенях Уменьшенных выходных потерь последних ступеней Повышенного вдвое разделительного давления Таблица 1 НИИ «Техностандарт»

Таблица 1 Сравнительные данные по рабочим лопаткам последней ступени и элементам роторов турбин ОАО «Турбоатом» и «ЛМЗ» п/п Величина К-1000-60/1500 «ТА» К-1000-60/3000 «ЛМЗ» 1 Частота вращения, об/мин 1500 3000 2 Длина профильной части рабочей лопатки. мм 1450 1200 3 Материал лопатки 15Х11МФ-Ш ТС-5 4 Материал ротора 25Х2НМФА 27ХН3МФА 5 Корневой диаметр, мм 2700 1800 6 Периферийная окружная скорость, м/с 440 660 7 Максимальное напряжение растяжения в профильной части: MПa 283 354 8 Напряжение разрыва в хвосте, МПа 166 210 Напряжение разрыва в грибке, МПа 180 285 10 Максимальные эквивалентные напряжения в роторе низкого давления, МПа 223 292 В заключении хотелось бы обратить ваше внимание на следующее важное обстоятельство. Пространство 1520 – это не только территория широкой колеи, как о нас принято говорить за рубежом, но и - широких возможностей для всех стран, составляющих это пространство. Уникальное географическое положение возволяет нам замкнуть через себя практически все транзитные грузопотоки, перемещаемые от Тихого океана до Атлантики. Для этого нужны привлекательные тарифы, высокая коммерческая скорость перевозки и исключительная надежность доставка груза «точно в срок». А это, в свою очередь, невозможно без конкурентоспособной тяги. Мощной, безопасной, экономичной, надежной и экологически чистой. Так давайте начнем с ее модернизации. Сегодня. Не откладывая это на потом. Ибо если сегодня ничего не предпринять, это «потом» может уже никогда не состояться... Спасибо за внимание! НИИ «Техностандарт»

Надежность Уровень напряжений во многих элементах тихоходных турбин, в том числе в профильной и хвостовой частях рабочих лопаток и дисках последних (наиболее напряженных) ступеней, ниже соответствующего уровня быстроходных турбин более чем в 1,5 раза, что определяет повышенную надежность турбин на 1500 об/мин. Кроме того, для деталей и узлов тихоходных турбин используются только освоенные стали — не требуется применение титановых сплавов для рабочих лопаток последних ступеней. В заключении хотелось бы обратить ваше внимание на следующее важное обстоятельство. Пространство 1520 – это не только территория широкой колеи, как о нас принято говорить за рубежом, но и - широких возможностей для всех стран, составляющих это пространство. Уникальное географическое положение возволяет нам замкнуть через себя практически все транзитные грузопотоки, перемещаемые от Тихого океана до Атлантики. Для этого нужны привлекательные тарифы, высокая коммерческая скорость перевозки и исключительная надежность доставка груза «точно в срок». А это, в свою очередь, невозможно без конкурентоспособной тяги. Мощной, безопасной, экономичной, надежной и экологически чистой. Так давайте начнем с ее модернизации. Сегодня. Не откладывая это на потом. Ибо если сегодня ничего не предпринять, это «потом» может уже никогда не состояться... Спасибо за внимание! НИИ «Техностандарт»

Эрозионная стойкость Более низкая периферийная окружная скорость рабочих лопаток в турбинах на 1500 об/мин Скорость вращения Пониженный эрозионный износ Результат — вероятность эрозионного повреждения Ниже в 5 раз Эрозионная стойкость турбин 1500 об/мин достигается за счет Таблица 2 Отвод влаги из проточной части Противоэрозионная защита лопаток Защита входных кромок нанесением твердого сплава Полочный бандаж типа «наездник» (предотвращающий упругую раскрутку лопаток в поле центробежных сил) Гарантирует высокую эксплуатационную надежность практически без ограничений нагрузки выхлопа и конечных параметров НИИ «Техностандарт»

Таблица 2 Сопоставление вариантов турбоустановки электрической мощностью 1000 МВт для АЭС п/п Величина Номер варианта 1 2 1. Частота вращения, об/мин 1500 3000 2. Количество цилиндров в турбине 4 5 3. Количество выхлопов 6 8 4. Длина профильной части рабочей лопатки последней ступени, мм 1450 1200 5. Средний диаметр, мм 4150 6. Отношение среднего диаметра к длине профильной части 2.862 2.500 7. Площадь единичного выхлопа, м2 18.9 11.3 8. Суммарная площадь выхлопа, м2 113.4 90.4 9 . Выигрыш в мощности (МВт) при температуре охлаждающей воды: 0°С 5°С 10°С 15°С 20°С 25°С 30°С 35° 37.2 33.5 28.3 23.4 22.2 25.3 32.0 32.1 — В заключении хотелось бы обратить ваше внимание на следующее важное обстоятельство. Пространство 1520 – это не только территория широкой колеи, как о нас принято говорить за рубежом, но и - широких возможностей для всех стран, составляющих это пространство. Уникальное географическое положение возволяет нам замкнуть через себя практически все транзитные грузопотоки, перемещаемые от Тихого океана до Атлантики. Для этого нужны привлекательные тарифы, высокая коммерческая скорость перевозки и исключительная надежность доставка груза «точно в срок». А это, в свою очередь, невозможно без конкурентоспособной тяги. Мощной, безопасной, экономичной, надежной и экологически чистой. Так давайте начнем с ее модернизации. Сегодня. Не откладывая это на потом. Ибо если сегодня ничего не предпринять, это «потом» может уже никогда не состояться... Спасибо за внимание! НИИ «Техностандарт»

Надежность элементов конструкций Турбина 1500 об/мин Преимущества сварнокованного ротора Роторы сварнокованой конструкции ЦВД + 3 ЦНД Повышенная устойчивость в эксплуатации Надежность элементов конструкций Отсутствие коррозии под напряжением Турбина 3000 об/мин В эксплуатации — более 450 роторов ЦВД + 4 ЦНД Наработанный ресурс — свыше 190 тысяч часов Основные элементы, определяющие профиль турбины ОАО «Турбоатом», прошли широкую апробацию в длительной эксплуатации и характеризуются высокой надежностью и долговечностью НИИ «Техностандарт»

Сварные роторы ОАО «Турбоатом» Роторы низкого давления паровых турбин ОАО «Турбоатом» традиционно изготавли-ваются сварными из отдельных кованых элементов, выполненных из высококачественных легированных сталей. Серийное производство сварных роторов было организовано на заводе в 1958 году на турбинах К-160-130 Ротор низкого давления турбоустановок мощностью 1000 МВт НИИ «Техностандарт»

Процесс сварки роторов Для сварки роторов были созданы уникальные агрегаты автоматической сварки швов, позволяющие сваривать роторы длиной 12,5 метров, диаметром до 3 метров и весом до 200 тонн Портал для сварки роторов НИИ «Техностандарт»

Вибрационная надежность Высокая вибрационная надежность валопровода в о т н е и м и е Низкая чувствительность конструкции к небалансу л ц э к у ь р т т с с Меньшее , чем в быстроходных турбинах , увеличение о н н о напряжений при наличии небаланса ж к е д В эксплуатации в настоящее время находятся 50 а Н аналогичных ЦНД с рабочей лопаткой последней ступени 1450 мм ЦНД с лопаткой последней ступени длиной 1450 мм, прошел апробацию в двух турбинах 500 МВт НВАЭС и 17 турбинах 1000 МВт Не отмечено ни единого случая повреждения этих лопаток! НИИ «Техностандарт»

Потенциал наращивания мощности Возможность увеличения мощности турбины до 1500 МВт и выше в одном агрегате По мере увеличения единичной мощности до 1500 МВт преимущества тихоходных турбин возрастают и становятся особенно существенными, так как при заданных условиях требуемая мощность не может быть обеспечена одной быстроходной турбиной Увеличенные габариты тихоходных турбин облегчают решение задачи вывода повышенных нерегулируемых отборов пара для покрытия тепловых нагрузок, в сравнении с турбинами на 3000 об/мин НИИ «Техностандарт»

Использование имеющегося задела «Белене» При строительстве энергоблока АЭС «Белене» предлагаем применить имеющееся оборудование паровой турбины К-1100-60/1500-2М производства ОАО «Турбоатом» Обследование (визуальное и инструментальное) Ремонтно-восстановительные работы Допоставка недостающего оборудование Группа компаний «ТЕХНОСТАНДАРТ» Референции В рамках программы допоставки при строительстве 3 блока Ростовской, доукомплектовывается: 1. Модернизированное оборудование (проточная часть ЦВД, эжектора без медесодержащих элементов, ...) 2. Блочно-модульный конденсатор с титановыми трубками (без медно-никелевых элементов) 3. Модернизированная система СРК (повышение надежности) 4. Проводятся ремонтно-восстановительные работы оборудования Инженерно-технический состав и производственный потенциал ОАО«Турбоатом» Референции подобных работ на блоке № 3 Ростовской АЭС (в условиях станции) НИИ «Техностандарт»