17

Министерство образования и науки рф

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ПНИПУ)

УДК: 621.43: 621.45+629.7+001.891

№ гос. регистрации

Инв.№

СОГЛАСОВАНО Гл инженер ________________ «____» ___________ 2013 г.

УТВЕРЖДАЮ Проректор по науке и инновациям, д. т. н., профессор ______________ «____» _________2013 г.

Отчет о научно-исследовательской работе

Разработка методологии и программно-технических средств интеллектуализации единого центра многоцелевых испытаний газотурбинных установок до 40МВт

УДК 65.012.2.002:006.354

Этап 2.6 «Проведение патентных исследований по ГОСТР 15.011-96»

Отчет о НИОКР

(Заключительный)

Шифр работы:

Руководитель договора,

г.н.с., д.т.н., профессор _________________

подпись, дата

Научный руководитель

к.т.н., доцент ________________ подпись, дата

Начальник НИЧ _________________

д.т.н., профессор подпись, дата

Пермь 2013

Список исполнителей

Вед. научн. сотр. проф. каф. МСА, д.т.н., доцент	______________ подпись, дата
Мл. науч. сотр. каф. МСА	подпись, дата
Инженер НИЧ каф. МСА	________________ подпись, дата
Инженер НИЧ каф. МСА	________________ подпись, дата
Нормоконтролер	________________ подпись, дата

1 Общие данные об объекте исследований

Объектом исследования является многоцелевой адаптивный экологичный стенд для испытаний газотурбинных установок мощностью до 40 МВт.

Срок выполнения работы 01.10.2010 – 31.12.2012 г.г. Работа выполняется для ОАО «Протон – Пермские моторы».

Приоритетным направлением работы является создание стенда с высокими , энергоэффективными и ресурсосберерегающими характеристиками (рисунок 1).

Рисунок 1. Общий вид стенда

Работа направлена на создание стенда, конструктивные возможности которого позволяли бы решать следующие высокоактуальные задачи:

1) Создание высокотехнологичного производства для проведения полноразмерных испытаний газотурбинных установок (ГТУ) мощностью от 16 до 25 МВт (ГТУ-16П, ГТУ-25П) и перспективных ГТУ мощностью до 40 МВт (ГТУ-30П, ГТУ-32П), изготавливаемых российскими предприятиями и используемых для привода газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и газотурбинных электростанций (ГТЭС) с возможностью адаптации на программно-аппаратном уровне под любой из указанных типов ГТУ без существенных доработок.

2) Анализ и разработка методологического обеспечения построения многоцелевого стенда испытания газотурбинных установок мощностью до 40 МВт различных версий применения. Концептуальная проработка проектно-технологических решений.

3) Разработка методологии управления жизненным циклом наукоемких изделий на основе современных методов CALS-технологий. Разработка системы регионального сервиса для тиражируемых систем.

Внедрение проекта позволит:

- снизить стоимость ГТУ;

- сократить сроки ввода ГТУ в эксплуатацию;

- контролировать экологические параметры испытываемых ГТУ;

- разработка передовых подходов к диагностированию, мониторированию и управлению испытательными стендами;

- создание условий для достижения РФ ключевых ролей в вопросах транспортировки топливно-энергетических ресурсов в страны ближнего и дальнего зарубежья.

Проект предполагает также внедрение в образовательную практику Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пермский государственный технический университет» (ПГТУ) новых и качественно усовершенствованных инновационных образовательных программ подготовки инженерных, научных и управленческих кадров в авиационных, энергетических и аэрокосмической отраслях, сетевых компаниях, сфере жилищно-коммунального хозяйства и смежных отраслях.

Реализация проекта соответствует современному состоянию и перспективам развития отрасли, в которой согласно Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года приоритетными направлениями развития нефтегазового (топливно-энергетического) комплекса, является реализация проектов строительства трубопроводов, а также стимулирование инвестиций в разработку месторождений и развитие транспортной инфраструктуры.

Для развития газотранспортной системы России Концепцией долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020г. предусматривается:

- ввод в эксплуатацию газопровода «Северный поток».

- полная загрузка газопровода «Голубой поток».

- строительство газопровода «Южный поток».

- создание в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке газотранспортной системы ВСТО (Восточная Сибирь – Тихий океан) для обеспечения нужд потребителей региона в газе и экспорте газа в страны Азиатско-Тихоокеанского региона.

- строительство и ввод в эксплуатацию заводов по производству сжиженного природного газа (в Мурманской области, на острове Сахалин в рамках проекта Сахалин-2).

В свою очередь стратегия развития ОАО «Газпром» предусматривает расширение транспортных мощностей и диверсификацию маршрутов транспортировки газа.

Приоритетными проектами являются строительство газопроводов Северные районы Тюменской области (СРТО) — Торжок, Грязовец — Выборг, «Северный поток» и расширение Уренгойского газотранспортного узла. Кроме того, ОАО «Газпром» реализует проекты строительства газопроводов Касимовское ПХГ — Воскресенск и Починки — Грязовец.

Следующими крупными проектами, которые «Газпром» планирует начать вводить в эксплуатацию после 2010 г., станут строительство системы магистральных газопроводов Бованенково — Ухта и Ухта — Торжок для транспортировки газа с месторождений полуострова Ямал и строительство газопровода Мурманск — Волхов для транспортировки газа Штокмановского месторождения в Северо-Западный район России, а также строительство газопровода «Южный поток», который наряду с проектом «Северный поток» обеспечит диверсификацию маршрутов поставок газа на европейский рынок. Также «Газпром» участвует в развитии ГТС в Центральной Азии.

В соответствии с Восточной программой на Дальнем Востоке России предполагается создание и развитие ГТС для обеспечения надежного газоснабжения российских потребителей, выхода на экспортные рынки стран Азианско - Тихоокеанский регион и последующего подключения к действующей Единая систем газоснабжения России. Основу на первом этапе составит газопровод Сахалин — Комсомольск-на-Амуре — Хабаровск — Владивосток, который позволит газифицировать Хабаровский и Приморский края, а также Еврейскую АО. В перспективе предполагается подключение к этой системе Чаяндинского нефтегазоконденсатное месторождение.

С целью повышения эффективности функционирования газовой промышленности предусматривается развитие научно-технического прогресса, и в частности, внедрение техники и технологии сжижения природного газа (СПГ) и его транспортировки, включая «пик шевинг» (установки для снятия пиковых нагрузок).

В настоящее время в России выпускается до 100 промышленных газотурбинных установок (ГТУ) в год. Потребность российской экономики существенно выше: до 2025 г. на переоснащение действующих газоперекачивающих станций и создание новых, развитие инфраструктуры газового комплекса понадобится до 2300 ГТУ. Приблизительно такое же количество новых установок потребуется для теплоэлектростанций в разных регионах страны. Дополнительный рост может быть связан с дальнейшим развитием транспортного газотурбостроения.

К важнейшим межотраслевым направлениям относится развитие производства оборудования для отраслей ТЭК, это наиболее платежеспособный сегмент внутреннего рынка. Энергетической стратегией в качестве одного из принципов обеспечения энергетической безопасности страны выдвигается максимально возможное использование отечественного оборудования во всех технологических процессах ТЭК. Прогнозируется, что для решения проблемы импортозамещения отечественная промышленность освоит к 2020 г. 95-98% импортируемой номенклатуры для ТЭК.

Помимо ОАО «Газпром» потребителями конечной продукции (ГПА и ГТЭС), созданной с использованием ГТУ мощностью 10-25 МВт являются ООО «Белтрансгаз», ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО «Таркосаленефтегаз», ОАО «Томскгазпром», ОАО «НОВАТЭК - Таркосаленефтегаз», ОАО «Юганскнефтегаз», ООО «Лукойл – Западная Сибирь».

Еще одним из перспективных направлений сбыта ГТУ (соответственно и услуг по испытанию ГТУ) является продажи, в том числе и экспорт ГТЭС. В этом направлении строительство высокотехнологичного испытательного производства обеспечит дополнительные технико-экономические преимущества перед зарубежными и отечественными аналогами. В первую очередь, это оптимальное соотношение цены и качества, соответствующего мировым стандартам.

Национальный рынок ГПА и газотурбинных двигателей (ГТД) ориентирован на потребности доминирующего заказчика – ОАО «Газпром», являющегося государственной монополией в сфере транспортировки газа. На сегодняшний день на компрессорных станциях ОАО «Газпром» эксплуатируется порядка 4,2 тыс. ГПА с газотурбинным приводом мощностью 6,3–26,5 МВт.

В соответствии с реализуемой «Комплексной программой реконструкции и технического перевооружения объектов транспорта и компрессорных станций поземных хранилищ газа на 2007-2010 гг.» общая потребность ОАО «Газпром» в газокомпрессорном оборудовании для развития, реконструкции и перевооружения различных технологических объектов оценивается в 2 тыс. МВт в год.

По некоторым оценкам, ОАО «Газпром» ежегодно необходимо модернизировать 200-300 агрегатов, а потребность в новых составляет от 40 до 80 единиц. Таким образом, потребность ОАО «Газпром» в газоперекачивающих агрегатах (ГПА) до 2020 года может оценивается около 700 единиц.

Кроме того, ожидается, что уже через несколько лет ОАО «Газпром» понадобятся ГПА большей мощности – 40-60 МВт, которые в России еще не производятся.

Помимо нового производства и реконструкции ГПА, все ГТУ проходят периодическое обслуживание завершающей стадией которого является проведение полноразмерных испытаний. Таким образом, потребность в проведении испытаний значительна, особенно это актуально для ГТУ большой мощности, стендов для испытания которых в РФ нет. Отсутствие подобных высокотехнологичных испытательных производств и опытно-научной базы будет сдерживать развитие производства ГТУ мощностью 25 МВт и более.

Динамику развития мирового и российского рынков ГТУ, а также прогнозы спроса на ГТУ, испытываемые на ОАО «Протон-ПМ», характеризуют таблицы 1..3 приведенные ниже.

Таблица 1- Объем мирового рынка, млн. руб. (ГТУ 20…30 МВт)

2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017
6 375	16 500	16 500	18 150	19 970	21 970	24 170	26 590

Таблица 2 - Объем российского рынка, млн. руб. (ГТУ 20…30 МВт)

2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017
2 375	3 125	3 125	3 590	4 128	4 747	5 460	6 280

Таблица 3 - Объем дополнительного производства новой высокотехнологичной продукции, млн. руб. (ГТУ-25П, ГТУ-30П, ГТУ-32П)

2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017
1 125	2 250	1 375	1 640	1 640	1 765	2 500	3 000

Проведение стендовых испытаний обеспечивает подтверждение заявленных характеристик газотурбинной установки, выявление дефектов сборки, отладку двигателя и как результат отправку в эксплуатацию изделия высокого качества. Основным заказчиком данного вида продукции для управляющей компании Пермского моторостроительного комплекса является открытое акционерное общество «Газпром».

В результате реализации проекта повысится уровень производства испытательного производства. Прогнозируется снижение уровня издержек на проведение испытаний для мощных ГТУ (25 МВт и более) на 40-50%, что связано с отказом от проведения повторных испытаний изделия на объекте заказчика ОАО «Газпром», издержки на проведение испытаний ГТУ малой мощности (до 16 МВт) сократятся на 10-15%.

Пропускная способность испытательного производства после реализации проекта возрастет до 120%, что востребовано существующими заказчиками. Таким образом, пропускная способность производства составит до220 ГТУ в год.

Интенсивность труда предполагается повысить на 20…30%. Повысится экстенсивность труда испытателей – до 40%, а слесарей, занятых на подготовке испытаний, – до 30% за счет перехода на параллельное обслуживание двух стендов испытательного производства.

Значительно снизится трудоемкость переналадки стендового оборудования за счет специализации стендов (существующий – для ГТУ мощностью до 15 МВт, создаваемый в рамках проекта – для ГТУ от 16 МВт), а также за счет высокой адаптивности стендов к ГТУ разных типов. Выработка продукции в единицу времени для создаваемого производства по сравнению с существующим увеличится более чем на 35%.

В рамках реализации проекта ожидается значительное улучшение организационно-экономических факторов, определяемых уровнем организации труда и управления, за счет повышения уровня механизации и автоматизации процесса подготовки и проведения испытаний. Эффект от проекта будет заключаться и во внедрении и развитии автоматизированных систем управления производством (АСУП), включение в сферу действия АСУП максимально возможного количества объектов создаваемого производства. Особенно это будет заметно в области подготовки проведения испытаний ГТУ и обработки результатов испытания. Удельный вес современного оборудования после реализации проекта составит более 70%.