Газотурбинные и парогазовые установки «Силовых машин» (ЛМЗ): Конструкция, характеристики и стратегическое значение для энергетики России

К 2050 году Россия планирует достигнуть полной локализации производства газовых турбин средней и большой мощности, а также ключевых автоматизированных систем, с целью доведения доли отечественных технологий и оборудования в электроэнергетике до 90%. Эта амбициозная цель подчеркивает стратегическую значимость развития российского турбостроения и определяет роль таких предприятий, как «Силовые машины», в обеспечении энергетической независимости и безопасности страны.

Роль «Силовых машин» в развитии отечественного турбостроения

В условиях стремительно меняющегося глобального энергетического ландшафта вопросы энергетической безопасности и технологического суверенитета приобретают первостепенное значение. Для России, обладающей обширной энергетической инфраструктурой, задача создания и внедрения отечественного высокоэффективного энергетического оборудования является краеугольным камнем долгосрочной стратегии развития. В этом контексте акционерное общество «Силовые машины», преемник легендарного Ленинградского Металлического Завода (ЛМЗ), выступает как один из ключевых игроков, формирующих облик отечественного турбостроения.

Настоящая работа представляет собой углубленное аналитическое исследование газотурбинных (ГТУ) и парогазовых (ПГУ) установок, разработанных и производимых «Силовыми машинами». Цель исследования — предоставить исчерпывающую, актуальную и структурированную информацию об эволюции, конструктивных особенностях, технических характеристиках, эксплуатационных преимуществах, а также о научно-технических инновациях и стратегическом значении этих установок. Материал предназначен для студентов и аспирантов технических вузов, инженеров и молодых специалистов, чья профессиональная деятельность связана с теплоэнергетикой, турбостроением и энергетическим машиностроением. Он призван стать ценным источником для подготовки академических работ, научно-исследовательской деятельности и повышения квалификации, предлагая глубокое понимание темы, выходящее за рамки общедоступных обзоров. Это не просто информация, а основа для формирования нового поколения экспертов, способных управлять будущим российской энергетики.

История и эволюция продуктовой линейки ГТУ и ПГУ «Силовых машин»

Энергетический ландшафт России всегда опирался на мощь и инженерную мысль своих гигантов, и в этом контексте история «Силовых машин» — это летопись развития отечественного турбостроения, прослеживающаяся от первых новаторских шагов до современных стратегически значимых установок, призванных обеспечить энергетическую независимость страны. Путь от освоения простых агрегатов до создания высокотехнологичных комплексов отражает непрерывное стремление к совершенству и адаптации к меняющимся потребностям энергетики.

Исторический обзор: От ГТ-12-3 до современных проектов

Зарождение газотурбинных технологий на Ленинградском Металлическом заводе (ЛМЗ) приходится на середину прошлого века, знаменуя собой эпоху активного освоения новых энергетических решений. В 1957 году был совершен значительный прорыв — создана первая отечественная газовая турбина ГТ-12-3 мощностью 12 МВт, которая демонстрировала начальный коэффициент полезного действия (КПД) в 27%. Это был фундамент, на котором в дальнейшем строилось все турбостроение страны. Уже в 1959 году ЛМЗ продолжил расширять свои возможности, выпустив новую серию газотурбинных установок типа ГТ-25-700 с увеличенной мощностью до 25 МВт. Эти ранние модели, хотя и не могли сравниться по эффективности с современными аналогами, стали ценным опытом для инженерной школы и заложили основы для дальнейших инноваций.

В последующие десятилетия предприятие, ставшее частью «Силовых машин», продолжало развивать свои компетенции. Наследие ЛМЗ также включает газотурбинную установку ГТЭ-30, разработанную и изготовленную ПО «Невский завод», которая отличается способностью работать в составе парогазовой установки. Эта модель, с номинальной мощностью 30,5 МВт и КПД 26,6% на муфте, демонстрировала температуру газа за камерой сгорания 920 °C и за турбиной 430 °C, а также степень повышения давления воздуха 13,2. Она стала своего рода предвестником будущих ПГУ.

Современная продуктовая линейка: ГТЭ-65, ГТЭ-170 и ПГУ

С началом XXI века и особенно после 2014 года, когда вопросы энергетической безопасности и импортозамещения вышли на первый план, «Силовые машины» активно взялись за разработку собственного поколения газовых турбин средней и большой мощности. В 2018 году компания объявила о создании стратегически важных для страны проектов — газовых турбин ГТЭ-65 и ГТЭ-170 мощностью 65 МВт и 170 МВт соответственно. Эти разработки призваны стать основой для замещения импортных аналогов, которые до сих пор занимают более 70% в структуре генерирующих мощностей России, работающих в парогазовом цикле.

Проект по созданию ГТЭ-65 и ГТЭ-170 — это не просто разработка новых моделей, а ключевой этап в развитии энергетической независимости России. Его реализация способствует достижению технологического лидерства и удовлетворению внутренней потребности в газотурбинных установках российского производства. Важным шагом стало присвоение Минпромторгом РФ турбине ГТЭ-170 статуса инновационной в марте 2019 года, что открыло ей путь к участию в конкурсах на модернизацию старых ТЭС.

К 2050 году Россия ставит перед собой амбициозную цель — достичь полной локализации производства газовых турбин средней и большой мощности, а также ключевых автоматизированных систем. Это означает доведение доли отечественных технологий и оборудования в электроэнергетике до 90%. «Силовые машины» активно двигаются в этом направлении, планируя наращивать объемы производства, поставляя до 10 газовых турбин в год с 2027 года.

Параллельно с развитием газовых турбин, «Силовые машины» уделяют внимание и парогазовым установкам, которые представляют собой один из наиболее перспективных и эффективных способов производства энергии. Уже в 2001 году ЛМЗ изучал возможность производства ПГУ, а сегодня, в рамках стратегии импортозамещения, ПГУ на базе отечественных ГТУ становятся приоритетным направлением. Компания также продолжает совершенствовать паровые турбины, являющиеся неотъемлемой частью ПГУ, разрабатывая новые модели, такие как К-225-130-12,8-3Р номинальной мощностью 225 МВт, что подтверждает комплексный подход к развитию всего спектра энергетического оборудования.

Таким образом, «Силовые машины» не только продолжают славные традиции Ленинградского Металлического Завода, но и активно формируют будущее российской энергетики, предлагая современные, высокоэффективные и стратегически важные решения. Это позволяет стране не просто замещать импортное оборудование, но и выходить на новый уровень технологического суверенитета.

Конструктивные особенности и инновационные технические решения ГТУ и ПГУ «Силовых машин»

Современные энергетические установки — это квинтэссенция инженерной мысли, где каждая деталь, каждый узел продуманы до мелочей для достижения максимальной эффективности и надежности. «Силовые машины» не просто следуют мировым тенденциям, но и активно формируют их, внедряя уникальные конструктивные решения и передовые технологии. Именно в этом детальном рассмотрении инженерных тонкостей, которые зачастую остаются за кадром общих обзоров, кроется истинная ценность продукции компании.

Конструкция газовых турбин (ГТЭ-65, ГТЭ-170)

Газотурбинные установки ГТЭ-65 и ГТЭ-170, разработанные «Силовыми машинами», являются ярким примером комплексного подхода к проектированию современного энергетического оборудования. Они могут использоваться как в простом, так и в комбинированном цикле, в том числе в составе парогазовых установок. Примечательно, что ГТЭ могут интегрироваться с индивидуальной паровой турбиной в моноблоке или с общей паровой турбиной для двух ГТУ в дубль-блоке, что обеспечивает гибкость в конфигурировании электростанций.

• ГТЭ-65: Эта турбина средней мощности представляет собой одновальную конструкцию, оснащенную редуктором. Её модульная архитектура позволяет транспортировать установку отдельно блоками, что упрощает логистику и монтаж. Основу турбогруппы ГТЭ-65 составляют компрессор, камера сгорания и турбина, объединенные в единый, компактный и транспортабельный блок. В сердце установки — составной ротор, элементы которого соединены с помощью хиртового соединения дисков, стянутых одним болтом-стяжкой. Такая конструкция обеспечивает высокую надежность и точность центровки. 16-ступенчатый компрессор с тремя поворотными направляющими аппаратами гарантирует оптимальное сжатие воздуха. Камера сгорания — низкоэмиссионная, трубчато-кольцевого типа, что способствует снижению вредных выбросов. Завершает конструкцию 4-ступенчатая турбина, лопатки первых трех ступеней которой оснащены эффективной системой охлаждения, критически важной для работы при высоких температурах.
• ГТЭ-170: Газовая турбина ГТЭ-170 предназначена для привода электрического генератора с частотой вращения 3000 об/мин. Её конструкция ориентирована на эксплуатацию в простом или комбинированном цикле, что делает её универсальным решением для различных энергетических объектов. В ГТЭ-170 применены передовые технологии и современные материалы, особенно в компонентах горячего тракта, где требования к прочности и термостойкости максимально высоки. Это включает не только выбор сплавов, но и сложную систему охлаждения лопаток и других элементов, подверженных воздействию высокотемпературных газов.

Инновационные материалы и производственные технологии

Внедрение новых технологий и материалов является краеугольным камнем в повышении эффективности и надежности газотурбинных установок. «Силовые машины» активно осваивают и совершенствуют производственные процессы, многие из которых представляют собой уникальные для российского энергомашиностроения решения:

• Производство литых лопаток: Компания освоила производство литых лопаток для газовых турбин большой мощности, разработанных на основе 100% импортозамещения. Это стало возможным благодаря использованию уникального оборудования и материалов, созданных на базе отечественного опыта авиационного и энергетического газотурбостроения. Особое внимание уделяется лопаткам ГТЭ-65 со сложной внутренней полостью, предназначенной для реализации эффективной системы охлаждения. Аналогичные технологии активно отрабатываются для крупногабаритных лопаток ГТЭ-170.
• Детали горячего тракта: Для критически важных деталей горячего тракта турбины, таких как смеситель, пламенная труба, корпус и крышка камеры сгорания, «Силовые машины» освоили технологию производства «с нуля». Этот процесс включает не только выбор материалов, но и отработку сложных производственных цепочек.
• Аддитивные технологии (3D-печать): В процессе отработки изготовления деталей горячего тракта турбины была успешно применена аддитивная технология 3D-печати. Это позволяет создавать детали сложной геометрии с оптимизированными внутренними структурами, что повышает их прочность и эффективность.
• Керамические плитки и завихрители: Были разработаны состав и изготовлены опытные образцы керамических плиток для камеры сгорания, которые способствуют повышению температуры горения и снижению вредных выбросов. Также освоены технологии литья малых завихрителей горелочного устройства и опробована технология отливки конуса с ввариваемыми лопатками для производства больших завихрителей, играющих ключевую роль в формировании стабильного фронта пламени.
• Система розжига: Спроектирована, изготовлена и успешно испытана в стендовых условиях система розжига камеры сгорания, обеспечивающая надежный и безопасный пуск установки.

Особенности паровых турбин в составе ПГУ

Паровые турбины, являясь неотъемлемой частью парогазовых установок, также подвергаются постоянной модернизации со стороны «Силовых машин». Ключевым направлением является повышение их эффективности за счет минимизации потерь.

• Высокоэффективные уплотнения: Разработаны и внедрены новые типы высокоэффективных уплотнений, предназначенных для уменьшения периферийных зазоров рабочих лопаток и снижения протечек пара. Среди них выделяются:
  • Осе-радиальные надбандажные уплотнения: Эти уплотнения состоят из двух уплотняющих гребней на бандаже рабочих лопаток и двух пар гребней, закрепленных на козырьке диафрагмы. Такая конструкция создает сложный лабиринт, препятствующий протечкам пара.
  • Уплотнения с сотовыми вставками: Применение сотовых вставок позволяет существенно уменьшить радиальные зазоры между ротором и статором, что потенциально увеличивает КПД цилиндра турбины примерно на 1%.
  • Прямоугольно-ячеистые уплотнения: Эти уплотнения представляют собой еще более совершенное решение, способное обеспечить дополнительное увеличение экономичности на 0,5–1,0% при значительном снижении трудоемкости изготовления (в 6–8 раз по сравнению с сотовыми уплотнениями).
• Новые жаропрочные материалы для роторов: При проектировании паровой турбины К-225-130-12,8-3Р мощностью 225 МВт впервые в российском энергомашиностроении использован новый жаропрочный материал для роторов цилиндров высокого и среднего давления (ЦВД и ЦСД). Этот материал и соответствующие технологии обеспечивают стабильную работу турбины при повышенной температуре пара, что ведет к её большей экономичности и эффективности.

Таким образом, «Силовые машины» демонстрируют комплексный подход к проектированию и производству, охватывающий как газотурбинные, так и паровые элементы установок. Внедрение передовых конструктивных решений, инновационных материалов и современных производственных технологий позволяет компании создавать высокоэффективное, надежное и конкурентоспособное оборудование, играющее ключевую роль в модернизации энергетической отрасли России. Очевидно, что без такого системного подхода невозможно достичь заявленных целей по технологическому суверенитету.

Эксплуатационные и теплотехнические характеристики ГТУ и ПГУ «Силовых машин»

В мире энергетического машиностроения, где каждый процент эффективности на счету, детальное понимание эксплуатационных и теплотехнических характеристик установок становится залогом успешного проектирования и эффективной эксплуатации. «Силовые машины» уделяют этому аспекту пристальное внимание, постоянно совершенствуя свою продукцию и стремясь к лидерству по ключевым параметрам.

Технические параметры газовых турбин

Продуктовая линейка «Силовых машин» включает в себя газовые турбины, разработанные с учетом современных требований к мощности, эффективности и экологичности. Рассмотрим ключевые характеристики основных моделей:

• ГТЭ-170.1:
  • Мощность на клеммах генератора: 155 МВт
  • Коэффициент полезного действия (КПД): 34%
  • Масса турбогруппы: 192 тонны
• ГТЭ-65:
  • Частота вращения ротора: 5441 об/мин
  • Базовая мощность: 61,5 МВт
  • Пиковая мощность: 65 МВт
  • КПД на клеммах генератора: 35,2%
  • Расход газов на выходе из ГТУ: 184 кг/с
  • Температура на выходе турбины: 555 °C
• ГТЭ-30:
  • Номинальная мощность (на муфте): 30,5 МВт
  • КПД (на муфте): 26,6%
  • Температура газа за камерой сгорания: 920 °C
  • Температура газа за турбиной: 430 °C
  • Степень повышения давления воздуха: 13,2

«Силовые машины» не останавливаются на достигнутом и активно ведут конструкторские работы по развитию линейки газовых турбин, последовательно повышая их мощность и КПД. Это находит отражение в планах по созданию новых модификаций:

• ГТЭ-170.2: Новая модификация будет обладать повышенной мощностью до 170 МВт и КПД до 35,1%, что является значительным шагом вперед по сравнению с ГТЭ-170.1 (155,3 МВт и 34,1% соответственно).
• ГТЭ-210: Компания также планирует создать турбину ГТЭ-210 мощностью 200–210 МВт, поставки которой начнутся с 2030-х годов. Эта модель призвана стать отечественной заменой для турбин Siemens 2000E и ГТЭ-160.

Сводная таблица характеристик газовых турбин «Силовых машин»

Модель ГТУ	Мощность (МВт)	КПД (%)	Температура на выходе (°C)	Расход газов (кг/с)	Примечание
ГТЭ-170.1	155	34	Не указано	Не указано	Базовая модель
ГТЭ-65	61,5 (баз.), 65 (пик.)	35,2	555	184	Одновальная конструкция с редуктором
ГТЭ-30	30,5 (на муфте)	26,6	430 (за турбиной), 920 (за КС)	Не указано	Разработана ПО «Невский завод», способна работать в ПГУ
ГТЭ-170.2 (план)	170	35,1	Не указано	Не указано	Модернизированная версия ГТЭ-170.1
ГТЭ-210 (план)	200-210	Не указано	Не указано	Не указано	Будет поставляться с 2030-х годов

Эффективность парогазовых установок

Парогазовые установки (ПГУ) — это современное решение для производства электроэнергии, основанное на комбинированном цикле, что позволяет значительно повысить эффективность использования топлива по сравнению с традиционными паросиловыми циклами.

• Высокий КПД: ПГУ позволяют существенно повысить эффективность использования топлива и обеспечить рост КПД до 65% в идеальных условиях. В реальных теплофикационных ПГУ, работающих в конденсационном режиме, КПД может достигать 45–55%. Для сравнения, традиционный паросиловой цикл большинства станций в России имеет КПД в пределах 30–35%. Такой существенный прирост эффективности достигается за счет использования теплоты уходящих газов газовой турбины для выработки пара, который затем направляется в паровую турбину.
• Пример Северо-Западной ТЭЦ: Ярким подтверждением эффективности ПГУ является энергоблок ПГУ-450 на Северо-Западной ТЭЦ (Санкт-Петербург). Этот комплекс, включавший две газовые турбины V94.2 (совместного производства Siemens-ЛМЗ), достиг КПД 50,6% и мощность 460 МВт, а после переаттестации — 474,4 МВт. Этот показатель демонстрирует потенциал комбинированного цикла в реальных условиях эксплуатации.
• Маневренные характеристики и время пуска: Важным аспектом эксплуатации ПГУ являются их маневренные характеристики. Хотя газотурбинные установки в автономном режиме имеют относительно быстрое время пуска, включение их в состав ПГУ значительно увеличивает этот показатель. Лимитирующими факторами при пуске ПГУ становятся условия прогрева барабанов, коллекторов, паропроводов и корпусов стопорных клапанов паровой части. Это требует более сложного алгоритма управления и тщательного контроля температурных режимов для предотвращения термических напряжений.
• Удельный расход топлива: Для газотурбинных двигателей, особенно используемых в транспортных приложениях (например, ГТД-1000ТФ в танке Т-80), удельный расход топлива может составлять до 230 г/(л.с.·час). В энергетических ГТУ этот показатель оптимизируется для стационарных режимов работы, но общая тенденция к снижению удельного расхода топлива за счет повышения КПД остается неизменной.

Современные ПГУ «Силовых машин» представляют собой высокотехнологичные комплексы, способные обеспечить эффективное и надежное производство электроэнергии при высоких теплотехнических показателях. Постоянное совершенствование параметров и внедрение инновационных решений позволяет компании удерживать ведущие позиции в отрасли. Не пора ли задуматься, как эти достижения могут быть масштабированы для решения глобальных энергетических задач?

Стратегическое значение и конкурентные преимущества ГТУ и ПГУ «Силовых машин»

В условиях глобальной геополитической нестабильности и растущих требований к энергетической самодостаточности, разработка и производство отечественного высокотехнологичного оборудования приобретает не просто экономическое, но и стратегическое значение. «Силовые машины» играют ключевую роль в обеспечении энергетической безопасности России, предлагая решения, которые сочетают в себе передовые технологии, надежность и экономическую эффективность.

Энергетическая безопасность и импортозамещение

Долгое время российская энергетика зависела от импорта газотурбинного оборудования. На сегодняшний день доля оборудования иностранных компаний в суммарной установленной мощности введенных в эксплуатацию ПГУ и ГТУ на территории Российской Федерации составляет более 70% из свыше 30 ГВт генерирующих мощностей, работающих в парогазовом цикле. Такая зависимость несла в себе серьезные риски, особенно после введения Западом санкций, что сделало вопрос импортозамещения крайне острым.

Именно в этом контексте успешное освоение технологии производства газовых турбин российской компанией «Силовые машины» приобретает колоссальное значение. Это позволит снизить зависимость отечественной энергетики от импорта данного типа оборудования и обеспечит энергетическую и технологическую безопасность государства. Создание ГТЭ-170, а также ГТЭ-65, является частью комплексной программы по воссозданию отечественной технологии производства энергетических газовых турбин. Эти разработки — не просто замена, а стратегический ответ на вызовы времени.

Особое внимание уделяется локализации производства. Например, локализация ГТЭ-170 достигает 95%, что означает практически полную независимость от зарубежных поставщиков комплектующих и технологий. Российское законодательство с 2021 года устанавливает строгие требования к отечественным турбинам: они должны быть изготовлены на 90% в России, с обязательным отечественным производством таких ключевых компонентов, как камеры сгорания, сама турбина и система управления. «Силовые машины» успешно справляются с этими требованиями.

Планы компании по наращиванию объемов производства впечатляют: с 2027 года планируется поставлять до 10 газовых турбин в год. Это позволит постепенно, но уверенно замещать импортное оборудование и укреплять позиции отечественного машиностроения на внутреннем рынке. Разработка и внедрение отечественных газовых турбин является важным шагом к достижению энергетической самостоятельности России, что имеет решающее значение для устойчивого развития страны.

Надежность, ремонтопригодность и экономическая эффективность

Помимо стратегической важности, продукция «Силовых машин» отличается высокими эксплуатационными характеристиками, которые формируют её конкурентные преимущества.

• Повышенная эффективность: Паросиловой цикл, характерный для большинства станций в России, имеет КПД в пределах 30–35%. Использование газовой турбины в парогазовом цикле позволяет существенно увеличить этот показатель до 50–55%, а в некоторых случаях — до 65%. Такой скачок в эффективности делает ПГУ наиболее перспективным и разумным способом производства энергии в России, особенно в условиях, когда «зеленые» технологии еще не обладают достаточным потенциалом для полного замещения традиционной энергетики. Повышенный КПД напрямую транслируется в снижение удельного расхода топлива и, как следствие, в сокращение эксплуатационных затрат и выбросов вредных веществ.
• Долговечность и межремонтный период: Многолетний опыт эксплуатации турбин, произведенных на Ленинградском Металлическом заводе (теперь «Силовыми машинами»), позволяет гарантировать их работоспособность в течение более 40 лет. Такой срок службы свидетельствует о высоком качестве проектирования и изготовления, а также о заложенном запасе прочности. Важным экономическим показателем является и межремонтный период, который для турбин «Силовых машин» составляет не менее 6 лет. Это снижает простои оборудования, увеличивает доступность генерирующих мощностей и, как следствие, повышает общую экономическую эффективность эксплуатации.
• Комплексное сервисное обслуживание: «Силовые машины» не только производят и поставляют оборудование, но и обеспечивают полный цикл сервисного обслуживания, включая производство и поставку запасных частей для своих турбин. Это гарантирует оперативное устранение неисправностей, доступность необходимых компонентов и профессиональную техническую поддержку на протяжении всего жизненного цикла оборудования. Такое комплексное предложение является существенным преимуществом, особенно по сравнению с зарубежными производителями, чьи услуги и запчасти могут быть ограничены или недоступны в условиях санкций.

Таким образом, продукция «Силовых машин» представляет собой не просто технические устройства, а ключевые элементы для укрепления энергетической независимости России. Их стратегическое значение, высокая эффективность, долговечность и комплексная сервисная поддержка делают их конкурентоспособными решениями на современном энергетическом рынке.

Научно-техническое развитие и инновационные направления

Энергетическое машиностроение – это одна из наиболее наукоемких отраслей, где успех определяется не только производственными мощностями, но и постоянным движением вперед в области исследований и разработок. «Силовые машины» осознают эту аксиому и реализуют комплексный подход к научно-техническому развитию, активно инвестируя в инновации, формируя специализированные подразделения и выстраивая партнерства с ведущими научными и промышленными организациями.

Инвестиции и создание СКБ ГТУ

Разработка собственных газовых турбин – это дорогостоящий и долгосрочный проект, требующий значительных финансовых вложений. «Силовые машины» инвестировали в этот проект 25 млрд рублей, что свидетельствует о серьезности намерений компании. При этом значительная часть этих средств (6,9 млрд рублей) была субсидирована государством на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР), что подчеркивает общегосударственную важность данного направления.

Ключевым организационным шагом стало создание в 2018 году специального конструкторского бюро газотурбинных установок (СКБ ГТУ) в структуре «Силовых машин». Это подразделение стало мозговым центром, объединяющим лучших инженеров и ученых для решения сложнейших задач по проектированию и оптимизации газовых турбин. СКБ ГТУ уже завершило разработку термодинамической модели газовой турбины ГТЭ-170.1. Термодинамическое моделирование – это фундаментальный этап в проектировании, позволяющий изучать развитие высокотемпературных процессов, оптимизировать циклы и формировать исходные данные для детального проектирования узлов и систем ГТУ, минимизируя риски и затраты на натурные испытания.

Сотрудничество с научными и промышленными организациями

«Силовые машины» строят свою инновационную стратегию не в изоляции, а в тесном партнерстве с ведущими научно-исследовательскими и промышленными организациями страны. Такой подход позволяет консолидировать интеллектуальные и материальные ресурсы, обмениваться опытом и ускорять внедрение передовых решений. Среди стратегических партнеров компании:

• Сибирское отделение РАН: Сотрудничество с Российской академией наук обеспечивает доступ к фундаментальным исследованиям в области материаловедения, физики горения и газодинамики.
• НПО ЦКТИ, ЦИАМ, ВТИ, ЦНИИТМАШ: Эти профильные научно-исследовательские институты являются столпами отечественного энергетического машиностроения. Партнерство с ними позволяет проводить комплексные испытания, разрабатывать новые методики, совершенствовать технологии производства и эксплуатации.
• Санкт-Петербургский государственный морской технический университет (СПбГМТУ): Сотрудничество с СПбГМТУ охватывает как научные исследования, так и подготовку квалифицированных кадров для энергетического машиностроения. В рамках этого партнерства реализуются научно-технические проекты по разработке технологии лазерной закалки для упрочнения лопаток паровых турбин (как для тепловой, так и для атомной энергетики), а также технологии лазерного выращивания элементов камер сгорания газовых турбин. Эти аддитивные технологии открывают новые горизонты в создании деталей сложной геометрии с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Важным шагом является открытие на базе СПбГМТУ студенческого конструкторского бюро по аддитивным технологиям и паровым турбинам, что способствует привлечению молодых специалистов в науку и производство.

Перспективные разработки и технологии

Будущее турбостроения «Силовых машин» не ограничивается текущими моделями. Компания активно смотрит вперед, планируя дальнейшее развитие продуктовой линейки и внедрение революционных технологий:

• Развитие линейки газовых турбин: «Силовые машины» ведут конструкторские работы по последовательному повышению мощности и КПД своих газовых турбин. Уже запланирована версия ГТЭ-170.2 с повышенными параметрами, а в планах – создание турбины мощностью 200 МВт и изучение возможности строительства газовых турбин типа ГТЭ-300. Это указывает на амбиции компании занять нишу высокомощных установок.
• Воссоздание технологических переходов: Ключевое внимание уделяется воссозданию на современном уровне критически важных технологических переходов, таких как высокоточное литье охлаждаемых лопаток турбины из жаропрочных материалов. Все используемые материалы являются отечественными, что гарантирует технологическую независимость.
• Теплозащитные покрытия (TBC): Для защиты деталей газовой турбины от эрозионного износа и высокотемпературной коррозии применяются теплозащитные покрытия (TBC), наносимые в несколько слоев методом высокоскоростного напыления с использованием вакуумных печей. Эти покрытия способны снижать температуру металла лопаток на 100–175 °C, что позволяет повысить общий КПД энергоустановки и увеличить срок службы компонентов.
• Сборочное производство: На предприятии сформирован современный сборочный цех, активно приобретается оборудование для сборки маслосистем, камер сгорания, а также для сборки и разборки газовых турбин. Это позволяет оптимизировать производственный цикл и обеспечить высокое качество конечной продукции.

Таким образом, «Силовые машины» демонстрируют комплексный и продуманный подход к научно-техническому развитию. Инвестиции, создание специализированных подразделений, обширное сотрудничество с ведущими научными центрами и амбициозные планы по внедрению передовых технологий позволяют компании не только догонять, но и в некоторых аспектах опережать мировые тенденции, укрепляя позиции России в области энергетического машиностроения.

Примеры успешного внедрения и эксплуатации ГТУ и ПГУ производства «Силовых машин»

Теоретические разработки и инновационные технологии обретают реальную ценность лишь тогда, когда они успешно воплощаются в функционирующих проектах. «Силовые машины» активно демонстрируют успешность своих разработок на практике, реализуя масштабные проекты, которые подтверждают надежность и эффективность их газотурбинных и парогазовых установок.

Проекты с ГТЭ-170 и ГТЭ-65

Одним из наиболее значимых достижений последних лет стало завершение сборки головного образца российской газовой турбины большой мощности (ГТБМ) ГТЭ-170 «Силовыми машинами» в декабре 2022 года. Это событие ознаменовало собой переход от стадии разработки к практической реализации стратегически важного проекта.

Планы по производству и поставкам этих турбин амбициозны и уже реализуются:

• В 2024 году «Силовые машины» планируют передать заказчикам две газовые турбины.
• В 2025 году — шесть турбин.
• В 2026 году — восемь турбин.

Каширская ГРЭС: Одним из ключевых проектов внедрения является модернизация Каширской ГРЭС. Для этого объекта «Силовые машины» изготовили и подготовили к отгрузке первую инновационную газовую турбину ГТЭ-170.1, предназначенную для строительства двух дубль-блоков ПГУ общей мощностью более 900 МВт. Вторая газовая турбина ГТЭ-170.1 также уже изготовлена, прошла необходимые испытания и готовится к отгрузке. Всего для проекта Каширской ГРЭС «Силовые машины» поставят комплексное оборудование, включающее:

• Две ГТУ ГТЭ-170.1
• Две ГТУ ГТЭ-170.2 (усовершенствованная модификация с повышенными параметрами)
• Четыре котла-утилизатора
• Две паровые турбины
• Необходимые питательные насосы.

Ввод в эксплуатацию этих энергоблоков на Каширской ГРЭС планируется в 2027 году, что значительно укрепит энергетическую инфраструктуру региона.

Объекты РусГидро на Дальнем Востоке: Помимо Каширской ГРЭС, «Силовые машины» также направят четыре турбины ГТЭ-170 в 2025-2026 годах на объекты РусГидро на Дальнем Востоке. Это позволит модернизировать генерирующие мощности в стратегически важном регионе и повысить надежность энергоснабжения.

ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго»: В области газовых турбин среднего класса мощности, ОАО «Силовые машины» изготовило и успешно провело испытания головного образца газотурбинной установки ГТЭ-65. Эта турбина предназначена для ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго», что демонстрирует доверие крупных энергетических компаний к отечественным разработкам.

Опыт эксплуатации паровых турбин

Помимо газовых турбин, «Силовые машины» продолжают демонстрировать успешный опыт в производстве и эксплуатации паровых турбин. Примером может служить паровая турбина Т-100-130, изготовленная на Ленинградском Металлическом заводе. Эта турбина успешно прошла гарантийные испытания на ТЭЦ заказчика, подтвердив свою надежность и соответствие заявленным характеристикам в условиях реальной эксплуатации. Это свидетельствует о высоком качестве инженерных решений и производственных процессов, которые традиционно отличали продукцию ЛМЗ и которые сохраняются и развиваются в «Силовых машинах».

Эти примеры показывают, что «Силовые машины» не только разрабатывают, но и успешно внедряют свои передовые энергетические установки, обеспечивая их надежную и эффективную работу на ключевых объектах российской энергетики.

Соответствие экологическим стандартам и снижение выбросов

В современном мире, где экологическая ответственность становится неотъемлемой частью промышленного производства, энергетическое машиностроение сталкивается с жесткими требованиями по снижению вредных выбросов. «Силовые машины» активно интегрируют экологические принципы в процесс проектирования и производства своих газотурбинных и парогазовых установок, стремясь к минимизации воздействия на окружающую среду без ущерба для эффективности.

Показатели выбросов и соответствие нормативам

Одним из ключевых параметров экологичности газотурбинных установок является уровень выбросов оксидов азота (NOₓ) и других вредных веществ. «Силовые машины» добиваются значительных успехов в этом направлении:

• Низкий уровень выбросов NOₓ: Газовая турбина ГТЭ-65, разработанная «Силовыми машинами», обеспечивает низкий уровень выбросов NOₓ. Это достигается благодаря продуманной конструкции камеры сгорания, разработанной с использованием современных численных методов проектирования. Такая камера обеспечивает не только низкий уровень выбросов, но и устойчивую и эффективную работу турбины.
• Конкретные показатели для ГТЭ-170: Для газовой турбины ГТЭ-170 установлены строгие нормы: концентрация оксидов азота (NOₓ) в выхлопных газах составляет не более 50 мг/м³ при работе на газообразном топливе. Этот показатель соответствует передовым мировым стандартам и подтверждает приверженность компании принципам экологической безопасности.
• Соответствие законодательству РФ: Все газотурбинные установки «Силовых машин» разрабатываются с учетом строгих требований государственных и отраслевых стандартов Российской Федерации. Технические решения, применяемые в ГТЭ-65, полностью соответствуют требованиям постановления Правительства РФ №719 «О подтверждении производства промышленной продукции на территории Российской Федерации», что подчеркивает их отечественный статус и соответствие всем регламентам.
• Стандартизация методов испытаний: Современные методы испытаний газотурбинных установок, включая методы определения выбросов вредных веществ, регулируются международными и национальными стандартами, такими как ГОСТ Р 55798 (ИСО 2314:2009) и ГОСТ Р ИСО 11042-1. Эти стандарты обеспечивают унификацию и достоверность измерений, подтверждая заявленные экологические характеристики.

Технологии снижения вредных выбросов

Для достижения высоких экологических показателей «Силовые машины» применяют комплекс технологических решений:

• Низкоэмиссионные камеры сгорания: Основой для снижения выбросов NOₓ и CO является конструкция камеры сгорания. В ГТЭ-65 применяется низкоэмиссионная трубчато-кольцевая камера сгорания, которая оптимизирует процесс смешения топлива с воздухом и регулирует температурные поля, предотвращая образование пиковых температур, способствующих формированию NOₓ. Это достигается за счет точного контроля над стехиометрией и временем пребывания газовоздушной смеси в различных зонах горения.
• Повышение КПД ПГУ: Использование парогазовых установок (ПГУ) является более эффективным способом производства электроэнергии по сравнению с традиционным паросиловым циклом. Повышение КПД до 65% означает, что для выработки того же количества электроэнергии требуется меньше топлива, что, в свою очередь, приводит к пропорциональному снижению выбросов CO₂, SO_x и других продуктов сгорания на единицу произведенной энергии. Это делает ПГУ более экологичным решением в целом.
• Впрыск экологического и энергетического пара: Дополнительное влияние на экологические и энергетические характеристики ГТУ может быть достигнуто путем впрыска экологического и энергетического пара в камеру сгорания. Этот метод позволяет снизить температуру горения, тем самым уменьшая образование термических NOₓ. Кроме того, пар, расширяясь в турбине, может увеличить ее мощность, повышая общую эффективность установки.

Таким образом, «Силовые машины» не просто следуют экологическим стандартам, но и активно разрабатывают и внедряют передовые технологии, направленные на системное снижение вредных выбросов. Это демонстрирует ответственный подход компании к вопросам охраны окружающей среды и её стремление создавать не только мощное, но и экологически чистое энергетическое оборудование.

Выводы

История Ленинградского Металлического Завода и его современного преемника, АО «Силовые машины», — это наглядная иллюстрация непрерывного развития отечественного энергетического машиностроения. От пионерских разработок ГТ-12-3 и ГТ-25-700 в середине XX века до создания стратегически важных газотурбинных установок ГТЭ-65 и ГТЭ-170, компания последовательно укрепляет свои позиции, отвечая на вызовы времени.

Ключевые достижения «Силовых машин» в области ГТУ и ПГУ заключаются в комплексном подходе: от фундаментальных НИОКР до серийного производства и сервисного обслуживания. Внедрение уникальных конструктивных решений, таких как одновальная архитектура ГТЭ-65 с хиртовым соединением ротора, 16-ступенчатый компрессор, низкоэмиссионные трубчато-кольцевые камеры сгорания и охлаждаемые лопатки турбины, ставит продукцию компании в ряд передовых мировых образцов. Инновации в материаловедении, включая освоение литья охлаждаемых лопаток из отечественных жаропрочных сплавов, применение аддитивных технологий (3D-печать) для деталей горячего тракта и разработка высокоэффективных уплотнений для паровых турбин (осе-радиальные, сотовые, прямоугольно-ячеистые), демонстрируют высокий уровень технологической зрелости.

Эксплуатационные характеристики, такие как КПД ГТЭ-65 в 35,2% и ГТЭ-170.1 в 34%, а также потенциал ПГУ достигать 65% эффективности, подтверждают экономическую целесообразность и конкурентоспособность продукции. Примеры успешного внедрения, в частности поставки ГТЭ-170 для Каширской ГРЭС и объекты РусГидро на Дальнем Востоке, свидетельствуют о реальной способности компании удовлетворять потребности российского энергетического сектора.

Стратегическое значение деятельности «Силовых машин» трудно переоценить. В условиях, когда более 70% генерирующих мощностей РФ в парогазовом цикле зависят от импортного оборудования, разработка и локализация производства отечественных ГТУ и ПГУ являются критически важным шагом к достижению энергетической независимости и технологического суверенитета страны. Планы по достижению 90% локализации к 2050 году и наращиванию объемов производства до 10 турбин в год с 2027 года подчеркивают долгосрочную перспективу и системный подход.

Научно-техническое развитие, подкрепленное значительными инвестициями (25 млрд рублей, включая государственные субсидии), созданием специализированного СКБ ГТУ и обширным сотрудничеством с ведущими научными институтами (РАН, ЦКТИ, ЦИАМ, ВТИ, ЦНИИТМАШ, СПбГМТУ), является залогом будущих успехов. Планы по созданию ГТЭ-210 и изучению возможности ГТЭ-300, а также внедрение передовых теплозащитных покрытий, свидетельствуют о непрерывном стремлении к совершенствованию.

Экологическая ответственность «Силовых машин» проявляется в разработке низкоэмиссионных камер сгорания, обеспечивающих низкий уровень выбросов NOₓ (не более 50 мг/м³ для ГТЭ-170), и в общем повышении КПД ПГУ, что способствует снижению удельных выбросов CO₂.

Представленная информация обладает высокой академической ценностью, предоставляя студентам и специалистам не только актуальные данные о продукции «Силовых машин», но и глубокое понимание инженерных, экономических и стратегических аспектов современного турбостроения. Это исследование является важным вкладом в изучение и развитие отечественного энергетического машиностроения, подчеркивая его ключевую роль в обеспечении будущего энергетической системы России.

Список использованной литературы

1. ГОСТ 535-2005 Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия.
2. Турбянский, Л.И., Френкель, Л.Д. Паровые турбины высокого давления ЛМЗ. Конструкция и Обслуживание. Изд. второе. Москва-Ленинград: ГЭИ, 1956.
3. Огурцов, А.П., Рыжков, В.К. Паровые турбины сверкритических параметров ЛМЗ. Москва: Энергоатомиздат, 1991.
4. Банник, В.П., Случаев, М.А. Монтаж паровых турбин. Москва: ГЭИ, 1951.
5. Бодашков, Н.К. Ремонт турбинных установок. Москва: ГЭИ, 1947.
6. Лосев, С.М. Паровые турбины и конденсационные устройства. Теория, конструкция и эксплуатация. Изд. 8-е перераб. Москва: ГЭИ, 1987.
7. Силовые машины изготовили первую коммерческую газовую турбину большой мощности ГТЭ-170. URL: https://neftegaz.ru/news/power_plant/799636-silovye-mashiny-izgotovili-pervuyu-kommercheskuyu-gazovuyu-turbinu-bolshoy-moshchnosti-gte-170/ (дата обращения: 29.10.2025).
8. «Силовые машины» изготовили вторую газовую турбину ГТЭ-170 для Каширской ГРЭС. URL: https://www.eprussia.ru/news/smeshnye-otrasli-i-potrebiteli/silovye-mashiny-izgotovili-vtoruyu-gazovuyu-turbinu-gte-170-dlya-kashirskoy-gres.htm (дата обращения: 29.10.2025).
9. Пахомов, Руслан. «Силовые машины»: «Чтобы окупить создание нашей локализованной турбины, нужно 15 лет». MASHNEWS. URL: https://mashnews.ru/chtoby-okupit-sozdanie-nashej-lokalizovannoj-turbiny-nuzhno-15-let.html (дата обращения: 29.10.2025).
10. «Силовые машины» изготовили первую серийную газовую турбину большой мощности ГТЭ-170. YouTube. URL: https://www.youtube.com/watch?v=2e6v_K5mB5k (дата обращения: 29.10.2025).
11. Газовые турбины средней и большой мощности. «Силовые машины». URL: https://power-m.ru/products/power-machines/gas-turbines/ (дата обращения: 29.10.2025).
12. «Силовые машины» изготовили вторую газовую турбину ГТЭ-170 для строительства дубль-блоков ПГУ Каширской ГРЭС. Energyland.info. URL: https://energyland.info/news-show-241285 (дата обращения: 29.10.2025).
13. «Силовые машины» испытали первую в РФ газовую турбину среднего класса мощности. РосТепло.ru. URL: https://www.rosteplo.ru/news/silovie-mashini-ispytali-pervuyu-v-rf-gazoturbinnuyu-ustanovku-srednego-klassa-moshchnosti (дата обращения: 29.10.2025).
14. Култышев, А.Ю., Голошумова, В.Н., Алешина, А.С. Парогазовые установки и особенности паровых турбин для ПГУ: учеб. пособие. Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2022. 163 с. URL: https://elib.spbstu.ru/dl/2/nt00000000572/pgo_vput_2022_kultyshev_goloshumova_aleshina.pdf (дата обращения: 29.10.2025).
15. «Силовые машины» разработали новую паровую турбину номинальной мощностью 225 МВт 05.12.2008. Финам. URL: https://www.finam.ru/analysis/newsitem/silovye-mashiny-razrabotali-novuyu-parovuyu-turbinu-nominalnoi-moshchnostyu-225-mvt-20081205-182200/ (дата обращения: 29.10.2025).
16. Газовые турбины «Силовых машин». YouTube. URL: https://www.youtube.com/watch?v=R9K1XF7L57Q (дата обращения: 29.10.2025).
17. «Интер РАО» планирует в ближайшие 3 года выпустить два типоразмера газовых турбин. BigpowerNews. URL: https://bigpowernews.ru/news/2025/10/28/239774.html (дата обращения: 29.10.2025).
18. Газотурбинная установка ГТЭ-30. Проектирование тепловых электростанций. URL: https://www.energoportal.net/gazovye-turbiny/gazoturbinnaya-ustanovka-gte-30.html (дата обращения: 29.10.2025).
19. Турбина К-450-12,8 ЛМЗ. TehnoInfa.Ru. URL: https://tehnoinfa.ru/turbina-k-450-12-8-lmz.html (дата обращения: 29.10.2025).
20. «Силовые машины» изготовили и подготовили к отгрузке первую инновационную газовую турбину ГТЭ-170. Издательский Дом «Газотурбинные технологии». URL: https://www.gtt.ru/silovye-mashiny-izgotovili-i-podgotovili-k-otgruzke-pervuyu-innovaczionnuyu-gazovuyu-turbinu-gte-170/ (дата обращения: 29.10.2025).
21. «Интер РАО» может приобрести новые активы в машиностроительном сегменте, будет принимать участие в КОММод, — гендиректор. BigpowerNews. URL: https://bigpowernews.ru/news/2025/10/28/239775.html (дата обращения: 29.10.2025).
22. Компания «Силовые машины» создала газовую турбину ГТЭ-170 для Каширской ГРЭС. Overclockers.ru. URL: https://overclockers.ru/news/2025-02-07-kompaniya-silovye-mashiny-sozdala-gazovuyu-turbinu-gte-170-dlya-kashirskoj-gres (дата обращения: 29.10.2025).
23. «Росатом» представил свои решения для стран АСЕАН на энергетическом форуме в Малайзии. Energyland.info. URL: https://energyland.info/news-show-241286 (дата обращения: 29.10.2025).
24. «Силовые машины» — новые разработки для АЭС. YouTube. URL: https://www.youtube.com/watch?v=f2d1-t_YfRM (дата обращения: 29.10.2025).
25. Силовые машины» возрождают производство газовых турбин. Энергетика и промышленность России. № 23-24 (379-380), декабрь 2019 года. URL: https://www.eprussia.ru/epr/379-380/2890.htm (дата обращения: 29.10.2025).
26. Газовые турбины ГТЭ-65 и ГТЭ-170. Статус проекта. YouTube. URL: https://www.youtube.com/watch?v=D-z_0cMv8mU (дата обращения: 29.10.2025).
27. Компания «Силовые машины» изготовила вторую газовую турбину ГТЭ-170 для строительства на ПГУ Каширской ГРЭС. Дзен. URL: https://dzen.ru/a/ZWE3x4XqXADxV8j5 (дата обращения: 29.10.2025).
28. Возможность строительства газовых турбин типа ГТЭ-300 изучают на предприятии «Силовые машины». Первый технический. URL: https://1-tech.ru/vozmozhnost-stroitelstva-gazovyh-turbin-tipa-gte-300-izuchayut-na-predpriyatii-silovye-mashiny/ (дата обращения: 29.10.2025).
29. Новая паровая турбина «Силовых машин» прошла гарантийные испытания в составе действующей ТЭЦ. Экономика. Селдон Новости. URL: https://news.myseldon.com/ru/news/index/302829281 (дата обращения: 29.10.2025).
30. АО ЛМЗ: будущее связано с производством парогазовых установок. Энергетика и промышленность России. № 8 (12), август 2001 года. URL: https://www.eprussia.ru/epr/8-12/28.htm (дата обращения: 29.10.2025).
31. Маневренные характеристики парогазовых установок утилизационного т. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/manevrennye-harakteristiki-parogazovyh-ustanovok-utilizatsionnogo-t (дата обращения: 29.10.2025).
32. «Силовые машины» изготовили вторую газовую турбину ГТЭ-170 для строительства дубль-блоков ПГУ Каширской ГРЭС. Элек.ру. URL: https://www.elec.ru/news/2025/10/24/silovye-mashiny-izgotovili-vtoruyu-gazovuyu.html (дата обращения: 29.10.2025).
33. Силовые машины» объявили о создании термодинамической модели газовой турбины на 170 МВт. BigpowerNews. URL: https://bigpowernews.ru/news/2020/11/05/170921.html (дата обращения: 29.10.2025).
34. «Силовые машины» изготовили вторую газовую турбину ГТЭ-170 для строительства дубль-блоков ПГУ Каширской ГРЭС. Атомная энергия 2.0. URL: https://www.atomic-energy.ru/news/2025/10/23/135248 (дата обращения: 29.10.2025).
35. Санкт-Петербургский государственный морской технический университет. URL: https://www.smtu.ru/news/?id=2621 (дата обращения: 29.10.2025).
36. Газотурбинные технологии. Невский завод. URL: https://www.gtt.ru/wp-content/uploads/2016/12/gtt-2016-12.pdf (дата обращения: 29.10.2025).
37. Паровые турбины. «Силовые машины». URL: https://power-m.ru/products/power-machines/steam-turbines/ (дата обращения: 29.10.2025).
38. Добро пожаловать в «Силовые машины». YouTube. URL: https://www.youtube.com/watch?v=F3S1FpM21hA (дата обращения: 29.10.2025).
39. «Силовые машины» представили первую газовую турбину ГТЭ-170 для Каширской ГРЭС. ТЕХНОСУВЕРЕН. URL: https://tehnosuveren.ru/news/silovye-mashiny-predstavili-pervuyu-gazovuyu-turbinu-gte-170-dlya-kashirskoj-gres/ (дата обращения: 29.10.2025).
40. ГОСТР Единая энергетическая система и изолированно работающие энерг. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200122824 (дата обращения: 29.10.2025).
41. Влияние на экологические и энергетические характеристики ГТУ впрыска экологического и энергетического пара в камеру сгорания. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-na-ekologicheskie-i-energeticheskie-harakteristiki-gtu-vpryska-ekologicheskogo-i-energeticheskogo-para-v-kameru-sgoraniya (дата обращения: 29.10.2025).