proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2021 год
  Агентство  ПРоАтом. 24 года с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Обсудим?!
Способствует ли безопасности атомной отрасли закрытость (усиление режима)?
Да
Нет
Сильнее влияют другие факторы

Результаты
Другие опросы
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. Информация: (812) 438-32-77, E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[25/01/2007]     Тихо или быстро

А.А.Калинин, зам. генерального директора Института комплексных стратегических исследований

П.Ю.Лион, ведущий аналитик Института комплексных стратегических исследований, сектор «Атомное и энергетическое машиностроение»


5 ноября 2006 года в газете «КоммерсантЪ-Daily» было опубликовано заявление С.В.Кириенко о том, что Росатом рассматривает три основных варианта доступа к технологиям тихоходных турбин: создание СП с Силовыми машинами с использованием технологии Siemens; сотрудничество с украинским Турбоатомом; создание СП с зарубежным производителем турбин такого типа.

Это заявление стало своего рода сигналом о том, что работа по этому направлению в соответствующих структурах ведется, однако, конкретные параметры этой работы обозначены не были. Позднее появилось лаконичное сообщение: Китай готов заключать с Россией контракты на строительство 6–8 атомных энергоблоков новых атомных энергоблоков при условии использования тихоходных турбин, а не быстроходных, которыми оснащены первые два блока АЭС Тяньвань. Попытки получить более подробную информацию об источнике, контексте и тоне первоисточника этого заявления, оказались безуспешными: некоторые эксперты сомневаются в точности перевода, а некоторые – утверждают, что китайская сторона подобных заявлений не делала.


Надо полагать, что хотя тема и представлена отраслевой общественности, официальную позицию отраслевого руководства по этому вопросу еще предстоит выработать.


Предмет

В СССР турбины для АЭС производились в основном на Харьковском турбинном заводе (тихоходные) и в значительно меньшей степени на Ленинградском металлическом заводе (быстроходные). Такая специализация заводов обусловила два характерных обстоятельства: во-первых, подавляющее число АЭС, построенных по советскому проекту внутри страны и за рубежом, укомплектовано именно тихоходными турбинами, а во-вторых, на сегодняшний день в России нет собственной технологии создания тихоходных турбин.


Тихоходные турбины имеют частоту вращения 1500 оборотов в минуту против 3000 оборотов в минуту у быстроходных. Сторонники тихоходной технологии утверждают, что меньшая частота вращения – основа сравнительно большей безопасности турбины, обеспечиваемой значительно меньшим разрывным воздействием на лопатки. Однако по массогабаритным показателям тихоходная турбина на 20–30% крупнее быстроходной той же мощности, что суммарно, с учетом металлоемкости турбины, затрат на фундамент и конструктивные элементы машинного зала, ведет к увеличению стоимости машинного зала тихоходной турбины на 20–25% по сравнению с аналогичным решением для быстроходной.


По показателю экономичности нет достоверных данных о различии между тихоходной и быстроходной технологиями в мощностном диапазоне до 1200 МВт. При сравнении данных оценки конструкторов, на мощностном уровне 1500 МВт и выше обнаруживается превосходство тихоходной турбины приблизительно на 2%. При этом существенно, что увеличение удельной стоимости проекта тихоходной турбины, связанное с массогабаритными характеристиками, в абсолютной величине превосходит снижение, достигаемое за счет большей экономичности.


Таким образом, тихоходные турбины считаются более надежными и безопасными, однако, являются и более дорогостоящими по сравнению с быстроходными аналогами, несмотря на некоторое превосходство по экономичности, обнаруживающееся в диапазоне свыше 1500 МВт. Преимущество тихоходных турбин тем выше, чем дальше единичная мощность установки переходит барьер 1500 МВт.


Существенным обстоятельством здесь является также и технологическая сложность создания быстроходной турбины мощностью свыше 1500 МВт. На мощности 1000 и 1200 МВт ЛМЗ удалось разработать уникальную титановую лопатку последней ступени длиной 1200 мм на частоту 3000 оборотов в минуту, также конструкторы завода уверены в способности обеспечить решение для мощности 1500 МВт. Однако очевидно, что с каждым последующим шагом увеличения единичной мощности сложность задачи создания лопатки последней ступени будет возрастать и рано или поздно достигнет запретительных  величин. Сложность обусловлена необходимостью создания конструкции и применения материалов, способных выдержать столь значительное разрывное усилие с обеспечением требуемых показателей безопасности и надежности, включая приемлемую периодичность планово-предупредительных мероприятий на турбине.

Применение

На сегодняшний день быстроходные турбины ЛМЗ мощностью 1000 МВт успешно эксплуатируются на трех украинских АЭС (Хмельницкая, Ровенская, Южно-Украинская), поставляются на исполняемые проекты в России и за рубежом (Бушер, Тяньвань, Куданкулам), заявлены в конкурсной документации по АЭС Белене (Болгария).


Если исходить из того, что принятая в октябре Федеральная целевая программа по развитию атомной энергетики России описывает в достаточной степени реалистичное развитие событий на российском рынке в перспективе до 2015 г., а также рассчитывать на исполнение существующих планов по работе над проектом БН-1800, то применение тихоходных турбин внутри страны реально оправдано не ранее 2025 года. В проекте АЭС-2006 вероятнее всего будет использована быстроходная турбина производства Ленинградского металлического завода (ЛМЗ) мощностью 1200 МВт. Это наиболее практичное решение, поскольку такая машина, обладающая удовлетворительными технико-экономическими показателями, на заводе есть, и требуемый объем выпуска может быть обеспечен. Существенно, что применение тихоходной турбины в рамках проекта АЭС-2006 не дало бы положительного эффекта на уровне технико-экономических показателей и напротив, привело бы к удорожанию проекта в целом.


Применение тихоходной турбины целесообразно рассматривать при переходе через порог 1500 МВт, который, согласно имеющимся экспертным оценкам, намечен в России на 2025 год в связи с предполагаемым пуском головного образца установки БН-1800. Существенно, что на установке БН-600 Белоярской АЭС использованы три быстроходные турбины производства ЛМЗ мощностью 200 МВт, а на сооружаемом в настоящее время БН-800 – также быстроходная турбина ЛМЗ мощностью 800 МВт. Также стоит отметить, что обсуждавшийся ранее проект ВВЭР-1500 не отражен в ФЦП. Возможно, это объясняется тем, что на сегодняшний день разработка и изготовление головного образца ВВЭР-1500 может вестись только на тех же самых предприятиях и силами тех же самых специалистов, на которых возложена ответственность масштабного ввода АЭС проекта 2006. В этих условиях выделение достаточных ресурсов для работы по проекту 1500 крайне маловероятно. Таким образом, наиболее перспективный в России блок, который перейдет порог 1500 МВт – БН-1800, предварительно запланированный на 2025 год. Только с ним могут быть связаны перспективы применения тихоходных турбин в России.


Применение тихоходных турбин в российских проектах за рубежом было официально обозначено как один из определяющих способов повышения конкурентоспособности российских проектов на мировом рынке сооружения АЭС. Следует, однако,  признать, что рыночные перспективы российских производителей на внешнем рынке довольно ограничены, причем не по причине отсутствия тихоходных турбин, а по причине постепенной утраты нашей страной фундаментальной способности конкурировать в отрасли, начиная от внешнеполитической ситуации и заканчивая способностью предлагать экономически эффективные и современные технологические решения как по уровню единичной мощности реакторной установки, так и по срокам сооружения и общему уровню качества изготовления оборудования и управления проектом. В этих условиях наиболее оптимистичной перспективой ближайших 10 лет являются 8–10 (блоков) в развитие проектов Тяньвань (Китай), Куданкулам (Индия), Бушер (Иран), а также сооружение АЭС Белене (Болгария). Безусловно, возможны единичные проекты, полученные в результате тех или иных дипломатических усилий, однако, во-первых, это все же маловероятно, а во-вторых, принципиально ситуацию не меняет. Очевидно, что во всех упомянутых проектах уже заложена быстроходная турбина ЛМЗ мощностью 1000 МВт и изменения здесь нецелесообразны: они не дадут никакого технико-экономического эффекта и главное – они не окупятся на этом масштабе перспектив.


Снова стоит оговориться, что сказанное относится к проектам АЭС-91, 92 и 2006 на основе реакторной установки ВВЭР-1000/1200. Перспективы России на международном рынке после коммерциализации технологии ректора на быстрых нейтронах могут значительно измениться, однако, даже по оптимистичным прогнозам это произойдет не ранее 2025 года.


Таким образом, ситуация на внутреннем и на внешнем рынке сооружения АЭС не создает предпосылок для перехода на тихоходные турбины в перспективе до 2025 года, что непосредственно связано с коммерциализацией реактора на быстрых нейтронах мощностью 1800 МВт для российского и внешнего рынка.


Создание

На сегодняшний день широко обсуждается только один способ развития тихоходных технологий в России – заимствование и локализация. Среди возможных вариантов партнерства завод «Турбоатом» (бывший Харьковский турбинный завод), а также мировые лидеры – General Electric, Siemens, Alstom, Mitsubishi, Toshiba, Hitachi. Как следует из заявления С.В.Кириенко, приведенного в газете «КоммерсантЪ-Daily», Турбоатом не является приоритетным партнером из-за своего неблагоприятного производственно-технологического состояния, а также, вероятно, из-за некоторой нестабильности в отношениях между Россией и Украиной. Из оставшихся в рассмотрении, очевидно, преимуществом будут пользоваться те компании, с которыми Россия не конкурирует по оборудованию реакторного острова – Siemens, Alstom и Hitachi.

Однако применение локализованной технологии связано с рядом существенных ограничений. Прежде всего, речь идет о рыночных ограничениях: лицензионное соглашение предполагает, что поставляться локализованная турбина может только на рынках отдельных стран, например, России и Белоруссии. Кроме того, очевидно, что темп освоения турбины российской стороной будет таков, что на протяжении как минимум 3–5 лет доля импортируемых компонент будет значительной, что с одной стороны еще более увеличивает удельную стоимость машины, а с другой – минимизирует экономическую выгоду российской стороны. В итоге, сама локализованная турбина не сможет поставляться за рубеж, а на внутреннем рынке она будет значительно уступать по технико-экономическим показателям российскому быстроходному аналогу. Если же предполагать сценарий, при котором локализация турбины, например, 1000 МВт является стратегическим шагом, необходимым для обеспечения конкурентоспособности российских проектов на основе БН-1800, то ситуацию следует рассматривать иначе. В этом случае, в целях приобретения опыта производства и эксплуатации турбин, а также для создания необходимых условий для работы отечественных конструкторов над проектом собственной тихоходной машины мощностью свыше 1500 МВт, требуется политическое решение об установке в рамках проекта АЭС-2006 определенного количества локализованных машин, несмотря на их сравнительно меньшую экономическую эффективность. Этот подход представляется наиболее рациональным, поскольку имеющийся временной запас представляется достаточным для реализации полноценного комплекса мероприятий по созданию собственного проекта на основе опыта производства и эксплуатации локализованной машины к 2025 году.

В России номинально существуют три площадки, специализирующиеся на создании паровых турбин: Ленинградский металлический завод, Калужский турбинный завод, Уральский турбинный завод. Также недавно была заявлена ограниченная номенклатура паровых турбин Уральским заводом энергетических машин. С точки зрения технологической готовности к локализации тихоходных турбин большой мощности с последующей организацией полномасштабного выпуска, указанные площадки находятся в условно одинаковой степени неготовности: для этого проекта необходимо сооружение обособленных и специализированных мощностей. Основное различие – в компетенциях конструкторского и производственно-технологического персонала. С этой точки зрения по тем или иным причинам из рассмотрения исключаются КТЗ, УТЗ и УЗЭМ, а наиболее готовым является ЛМЗ, как единственный в России завод, имеющий опыт поставки турбин для АЭС большой мощности.


Однако с точки зрения локализации технологии тихоходных турбин, у площадки ЛМЗ есть также и существенные ограничения: ЛМЗ входит в состав компании «Силовые машины», блокирующий пакет акций которой принадлежит компании «Siemens», что объективно снижает гибкость при выборе технологического партнера по локализации тихоходной технологии. При этом компания «Siemens» более заинтересована в передаче газотурбинных технологий, чем сотрудничестве по тихоходной тематике. Возможно, причина подобного сдержанного отношения к возможности локализации тихоходных технологий – прагматичный подход к оценке рисков и возможных выгод, характерный для немецкой компании, который не приемлет такого масштаба неопределенности рыночных перспектив тихоходных турбин для АЭС в России.

В этих обстоятельствах единственным и наиболее обсуждаемым вариантом по локализации технологии тихоходных турбин оказывается сооружение новой специализированной площадки, непосредственно не связанной ни с одним существующим турбостроительным предприятием, расположенной благоприятно с точки зрения логистики и инфраструктуры, на которой будет создано современное конструкторское бюро по освоению тихоходной технологии, собранное из ведущих специалистов, индивидуально приглашенных с различных предприятий, вероятно, не исключая харьковский Турбоатом. В этом случае может быть обеспечена достаточная мера концентрации ресурсов на поставленной задаче, а также обеспечена достаточная гибкость в выборе технологического партнера из оставшихся – Alstom и Hitachi.


Успех такого проекта зависит не столько от того, удастся ли обеспечить финансирование для строительства новой площадки, общие объемы которого оцениваются в районе 1 млрд долл. США, сколько от условий соглашения с технологическим партнером и главное – от качества решения задачи по мобилизации управленческого, конструкторского и производственно-технологического персонала. При существующем потенциале отрасли, не всегда способной качественно и в срок выпускать уже существующую продукцию на существующих предприятиях, столь масштабные намерения не могут не вызывать настороженности.


В этом контексте некоторое недоумение вызывает отсутствие в широком экспертном обсуждении потенциала компании «Силовые машины» по созданию тихоходной турбины собственного проекта. Согласно ряду оценок отраслевых экспертов, собственная тихоходная машина мощностью 1200 МВт может быть создана в КБ ЛМЗ в срок до 5 лет с той или иной мерой использования внешних научно-исследовательских и конструкторско-технологических ресурсов. Так или иначе, собственный российский проект – это единственная возможность осуществления независимого экспорта, о приоритетности которого так много говорится сейчас. Также, стоит повториться: ЛМЗ единственное в России турбостроительное предприятие, которое, во-первых, имеет многолетний опыт сооружения паровых турбин мощностью до 1200 МВт, а во-вторых, имеет многолетний опыт поставки турбин для АЭС, в том числе на экспорт. Кроме того, необходимо учесть, что как локализация, так и создание собственной тихоходной турбины потребуют последующего создания прочего оборудования машинного зала, прежде всего, генератора большой мощности, что на сегодняшний день в России возможно только на заводе «Электросила», также входящего в компанию «Силовые машины».


Широкое обсуждение ряда описанных выше идей, включая мегапроекты по созданию новых турбостроительных предприятий с иностранным участием, возможно только в одном случае: вопрос в практической плоскости еще не поставлен. То есть на сегодняшний день никаких технически и экономически обоснованных причин для появления в России тихоходных турбин нет. Единственным необходимым и достаточным свидетельством перевода вопроса в практическую плоскость будет реальный долгосрочный заказ на тихоходные турбины от ФААЭ или ФГУП «Росэнергоатом», подкрепленный безусловными финансовыми обязательствами со стороны заказчика. По всей вероятности к этому главные заказчики не готовы, прежде всего, в силу концентрации ресурсов на задаче по реализации атомной ФЦП, где о тихоходной турбине нет ни слова.  

 
Связанные ссылки
· Больше про Машиностроение
· Новость от ProAtom


Самая читаемая статья: Машиностроение:
Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 4.75
Ответов: 4


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 5 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Тихо или быстро (Всего: 0)
от Гость на 26/01/2007
Спасибо за статью, но хотелось бы более подробную информацию по вопросу в чем и по каким показателям конкретно тихоходная турбина экономичнее


[ Ответить на это ]


Re: Тихо или быстро (Всего: 0)
от Гость на 02/02/2007
Подробные газодинамические расчеты проточных частей тихоходных и быстроходных вариантов турбин мощностью 1200 МВт и более показали, что, несмотря на несколько меньшую потерю с выходной скоростью в варианте тихоходной турбины за счет большей площади выхлопа, все остальные потери (профильные и вторичные, потери от протечек, потери от влажности и др.) по всем остальным ступеням значительно больше чем у быстроходных. Это приводит к тому, что внутренний относителный к.п.д. проточной части быстроходной турбины мощностью 1200 МВт и более во всем диапазоне конечного давления превосходит к.п.д. тихоходной турбины. При сравнительном анализе рассматривались традиционные конструктивные схемы современных турбин для АЭС:
Быстроходная турина: 2ЦНД+ЦВД+2ЦНД, рабочая лопатка последней ступени 1200 мм.
Тихоходная турбина: ЦВД+3ЦНД, рабочая лопатка последней ступени длиной 1450 мм.
Гаев В.Д. (812) 336-24-75


[
Ответить на это ]


Re: Тихо или быстро (Всего: 0)
от Гость на 27/01/2007
Здорово, ребята! Молодцы! Отличная статья. Пусть слегка ангажированная, чуть рекламная, но аргументированная. Во всяком случае, вы показали, как нужно обсуждать проблемы и как работать с информацией. Поздравляю с добротной работой. Постоянный читатель proatom.


[ Ответить на это ]


Re: Тихо или быстро (Всего: 0)
от Гость на 28/01/2007
1. В БН-1800 скорее всего будут использоваться две турбины, которая будет отработана на БН-800 (на деле 890)
2. М.б. это будет БН-1600
3. Экспорт БН-1888 вряд ли возможен



[ Ответить на это ]


Re: Тихо или быстро (Всего: 0)
от Гость на 31/01/2007
Ребята! Статья хорошая, но при подготовке аналитической записки пожалуйстра проработайте все же вопрос с БН... Ну глаза режет что вы в олной теме обсужаете совершенно разные турбины, и нигде не ссылаетесь на параметры и цикл...

У БН - температура пара за 500 переваливает (думаю 560 или около того будет, надо проект посмотреть), да и давление там совсем другое. Это турбина сухого, перегретого пара. Дла такой турбины и габариты другие, и параметры пара в ступенях. И главное что в этой турбине нет проблемы влажности и преждевременного образования капель...

Для ВВЭР, проблемма другая... Максисмальная температура в первом контуре 320, во втором около 280 и 70 атмосфер... На турбину попадает пар уже находящийся на линии насышения, а после первой ступени он уже влажный... тотому ии  контролируются параметры, и после ЦВД стоит сепаратор пароперегреватель...

КПД турбины БН - будет чуть больше 40% (по параметрам посмотрите), КПД же Турбины ВВЭР 30-33%, и эта разница не из-за оборотов, а из-за параметров пара.
Кстати в статье этот вопрос мало обсуждается, м ежду тем параметры пара в Ленинградской и Харьковской турбинах тоже разные... так что 2% (если речь конечно идет о КПД) вполне могут из этого вырисовываться...

Есть еще важные моменты - такие как массовый расход пара по ступеням, и организация отборов на подогреватели низкого и высокого давления... У Харьковской турбины всего 3 ЦНД, у Ленинградки - 4 ЦНД, и это тоже вытекает их скоростей и расходов пара...

Дмаю, что в будущем вам также было бы полезно затронуть такой вопрос как вибрации... Ленинградка более требовательна к балансировке, центровке, что тоже сказывается на капитальных затратах и сроке сужбы оборудования турбинного цеха. Но зато Ленинградская турбин менее инерционна, а это уже важно для переходных процессов...

Еще важный вопрос который стоило бы осветить это системы АСУТП турбинного цеха. Очень советую пообщать по этому поводу со станционниками они вам много интересных историй и фактов расскажут, кто с какой турбиной и как мучался... Кстати Турбины АЛСТОМа и Симменса во многом доводились до хороших показателей именно путем усовершенствования и оптимизации тепловой автоматики.

Не воспринимайте как это как критику, а воспримите этот комментарий как рекомендации для совершенствования ваших будущих работ в этой теме!

Успехов. Ждем новостей.

Балу




[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.21 секунды
Рейтинг@Mail.ru