Главная Обратная связь

Дисциплины:






Коэффициент полезного действия, экономичность



Сегодня конкуренция по тепловой экономичности турбин проходит в широком диапазоне параметров и мощностей между крупными фирмами и транснациональными корпорациями, такими как ABB-Alstom, Siemens-Westinghouse, General Electric, ЛМЗ, Mitsubishi, Toshiba и др. Такие фирмы как Skoda, Ansaldo, BHEL, Уральский турбомоторный завод, Калужский турбинный завод, Харьковский турбинный завод, ряд европейских и китайских компаний работают в узких направлениях по имеющимся наработкам или закупленным лицензиям. Указанные же в первом ряду фирмы являются движителями прогресса в турбиностроении, способными спроектировать и изготовить турбины практически любого класса.

Сведения об уровне тепловой экономичности турбин и возможностях конкурентов основываются главным образом на анализе различных публикаций и частной информации во время тендерных переговоров и торгов. В настоящее время в ОАО ЛМЗ для повышения КПД собственно проточных частей и паротурбинных циклов в целом ведется оптимизация мельчайших деталей облопачивания, конструктивных элементов турбины, оборудования и тепловых схем.

Средний по России КПД действующих энергоблоков (в основном с турбинами ЛМЗ) сверхкритического давления мощностью 300, 800 и 1200 МВт (24 МПа) составляет 38%, а КПД энергоблоков докритического давления (13 МПа) мощностью 150-160 МВт и 180-210 МВт – 35,8%.

Однако, большая часть установленных на электростанциях турбин разработана 30-40 лет назад и нуждается в модернизации для повышения их экономичности и мощности. При этом около половины паровых турбин ТЭС имеют мощность до 150 МВт с низкими показателями.

Зарубежные энергокомпании за счет ускоренного ввода блоков сверхкритического давления, КПД которых достигает 41-43 %, существенно улучшают средний КПД всех энергоблоков компании. Отдельные энергокомпании Японии и Кореи достигли среднего КПД всех энергоблоков около 39 %, в то время как в США этот показатель составляет 33,5 %, во Франции 35, 2%, в Великобритании 37,4 %, а в Канаде 30,8 %.

Для повышения технического уровня паровых турбин по экономичности на ОАО ЛМЗ с использованием современных методов проектирования (при ограниченных НИОКР) разработаны и изготавливаются новые конструкции узлов и деталей турбин. Например, реактивное облопачивание в ЦВД, цельнофрезерованные бандажи с развитыми надбандажными уплотнениями на всех ступенях, высокоэффективные профили направляющих и рабочих лопаток, клапанов парораспределения, направляющие лопатки с тангенциальным навалом в диафрагмах ЦВД, ЦСД, ЦНД и т.д.

Все это позволяет обеспечить высокую экономичность турбин, изготавливаемых ОАО ЛМЗ. Оценивая технический уровень паровых турбин, предлагаемых ОАО ЛМЗ для участия в торгах на поставки, можно отметить, что:



· Уровень турбин ЛМЗ весьма близок по экономичности к уровню паровых турбин других ведущих турбостроительных фирм;

· есть предложения, в которых турбины ОАО ЛМЗ имеют более высокие показатели экономичности, по сравнению с другими фирмами;

· есть тендеры, где фирмы - конкуренты предлагают турбины с завышенной, даже запредельной экономичностью, недостижимой на практике. Например, тендер «Каир-Север», паровая турбина для ПГУ, где фирма Мицубиси предложила турбину мощностью 270 МВт с КПД ЦВД ‑ 95.0%, КПД ЦСД – 98.0%, КПД ЦНД – 95.0%. (Определено по заданным мощности, расходу и параметрам пара – при максимально теоретически достижимом сегодня уровне 92%, 96% и 90.5% соответственно).

Некоторые фирмы в рекламных проспектах завышают экономичность, которую не подтверждают в тендерных предложениях и в контрактах, или сознательно идут на возможные штрафные санкции, закладывая эти финансовые потери в цену поставки, имея соответствующий фонд, что не практикуется на ОАО ЛМЗ. Кроме того, используется кредитование и другие специальные способы продвижения продукта на рынок.

Отсутствие референции по некоторым современным разработкам паровых турбин ОАО ЛМЗ объясняется отсутствием отечественных заказов как на новые турбины, так и на модернизацию отдельных цилиндров действующих турбин, несмотря на ожидаемое бесспорное и существенное повышение экономичности. Например, до сих пор нет заказа на турбину (как и на котел) со сверхвысокими параметрами пара. Или, например, нет заказов (при наличии проектов) на новые турбины мощностью 200 и 300 МВт, где в ЦВД можно повысить экономичность до уровня – 90..91 %, т.е. на 7..9 %., в ЦСД – до 94..95 %, в ЦНД – до 87..90 %, в зависимости от давления в конденсаторе.

Эти новые конструкторские решения, обеспечивающие такую экономичность, выполнены в металле и прошли проверку при гарантийных испытаниях, за исключением реактивного облопачивания (находится в изготовлении).

Объективно экономичность проточных частей паровых турбин такова:

· уровень КПД ЧВД по имеющимся сведениям не меньше, или несколько (на 0,5-1 %) ниже наибольшего уровня, называемого инофирмами для своих турбин;

· уровень КПД ЧСД соответствует уровню разработок ведущих фирм;

· уровень КПД ЧНД соответствует уровню разработок ведущих фирм, или выше этого уровня для мощных паровых турбин.

Вновь спроектированные турбины и турбоустановки соответствуют по экономичности лучшим зарубежным аналогам, обеспечивая КПД 40-42 %, в то время как средний КПД всех действующих энергоблоков в разных странах находится в пределах 30,8-39 % (Рис. 8).

Рис. 8. Средний КПД всех действующих энергоблоков компаний
в разных странах

· Надежность

Надежность и маневренность турбин обеспечивается путем комплекса расчетных и экспериментальных исследований термонапряженных узлов, разработки новых пусковых схем и технологий пусков, конструирования более совершенных деталей и узлов турбин.

Основными показателями, характеризующими надежность паровых турбин, являются коэффициент готовности и наработка на отказ.

По данным ежегодных отчетов из независимых источников (ОРГРЭС и ЦКТИ за 2000 г.) коэффициент готовности турбин ЛМЗ составлял:

К-300-240 - 99,6%, К-800-240 - 98,7%,

К-1200-240 - 100%, К-1000-60/3000 (для АЭС) - 99,8%

при среднемировом уровне 98%.

Наработка на отказ по данным тех же источников за 2002 г. турбин ЛМЗ составила:

К-300-240 - 13846 ч, К-800-240 - 7289 ч,

К-1200-240 - не имела отказов, К-1000-60/3000 - 18773 ч

при среднемировом уровне 7000 ч.

Показателем надежности турбин является также межремонтный срок службы, который у турбин ЛМЗ составляет 6 лет, что соответствует мировым значениям этого показателя.

· Металлоемкость.

Удельная металлоемкость паровых турбин, являющаяся одним из показателей стоимости, зависит от ряда факторов, главный из которых укрупнение единичных мощностей. По этому показателю ЛМЗ успешно конкурирует с ведущими мировыми энергомашиностроительными компаниями. Удельная металлоемкость паровых турбин ОАО ЛМЗ на сверхкритические параметры пара характеризуется существенным снижением этого показателя с ростом единичной мощности:

К-300-240 – 2,3 кг/КВт; К-500-240 – 2,1 кг/КВт; К-800-240 – 1,7 кг/КВт

В связи с проводимой модернизацией указанных турбин, этот показатель продолжает несколько снижаться, т.к. в результате модернизации повышается мощность агрегатов на 10 – 15 % с соответствующим снижением показателя металлоемкости.

Зарубежные турбины большой мощности 800-1300 МВт вынужденно изготавливаются двухвальными (ЦВД и ЦСД – на полное число оборотов и ЦНД на половинное число оборотов). Это приводит к заметному росту металлоемкости турбины из-за возросших размеров и веса ЦНД.

Быстроходные турбины ОАО ЛМЗ мощностью 1000 МВт для АЭС отличаются более низкой металлоемкостью по сравнению с тихоходными турбинами аналогичной мощности других фирм. Следует указать, что модификации 1 и 2 турбины К-1000-60/3000 ЛМЗ имеют удельный показатель металлоемкости от 2,1 – 1,7 кг/КВт, а модификации тихоходных турбин К-1000-60/1500 Харьковского турбинного завода – от 3,3 до 2,5 кг/КВт. Близкие значения удельной металлоёмкости имеют и тихоходные турбины АЭС, изготавливаемые другими зарубежными фирмами, например «Альстом» (турбина 1000 МВт, «Мирабелла» - 2,28 кг/КВт).

В настоящее время разрабатываемая паровая турбина К-1500-6,9/3000 ОАО ЛМЗ мощностью 1500 МВт для АЭС, имеет удельную металлоемкость 1,46 кг/КВт, что является безусловным достижением ОАО ЛМЗ, превышающим мировой уровень. Для сравнения удельная металлоемкость французской турбины АЭС «Арабелла» мощностью 1500 МВт составляет 2,1 кг/КВт.

Приведенные показатели свидетельствуют, что паровые турбины ТЭС и АЭС ЛМЗ по металлоемкости не отстают от мирового уровня.

· Ремонтопригодность

Сокращение сроков проведения плановых и внеплановых ремонтов паротурбинного оборудования приводит к сокращению недовыработанной электроэнергии на электрических станциях и, как следствие, к повышению рентабельности их работы.

При проектировании новых конструкций паротурбинного оборудования используются технические решения, позволяющие улучшить ремонтопригодность (сокращается число фланцевых соединений, внедряются прогрессивные способы затяжки крепежа, разработаны и внедрены конструкции с подводом пара только в нижнюю половину цилиндра и т.д.).

Сегодня по этому показателю оборудование ЛМЗ находится на уровне, близком к мировому. В дальнейшем, с тем, чтобы сохранить эти позиции, необходимо наряду с постоянным совершенствованием конструкций турбин комплектовать паровые турбины современным гидравлическим и другим инструментом, приспособлениями для проведения ремонтных работ на электростанциях, а также диагностической аппаратурой (эндоскопами и т.д.), которые позволяют проводить ремонты «по состоянию».

· Дополнительные конкурентные преимущества

Паровые турбины ЛМЗ обладают дополнительными конкурентными преимуществами:

Ø удобство и простота обслуживания, ремонта, а также «живучесть» при чрезвычайных событиях (землетрясения, бомбежки, отключения от сети и т.д., как это было во время Ирано-Иракской войны и при потере питания собственных нужд турбины мощностью 300 МВт в Аргентине).

Ø Поверхностное упрочнение титановых лопаток последних ступеней методом ионной имплантации нитрида титана для повышения эрозионной надежности.

Ø ЛМЗ мировой лидер в применении огнестойкой жидкости взамен нефтяного масла в системах регулирования и смазки паровых турбин (турбины ЛМЗ мощностью свыше 200 МВт).

В схемах турбоустановок ЛМЗ отработано применение смешивающих подогревателей, обеспечивающих улучшение экономичности и вводно-химического режима.

Отработка новых выхлопных патрубков турбины мощностью 1000 МВт позволяет (вместе с изменением схемы опирания ротора значительно сократить длину турбины ~ на 6 метров и стоимость строительства машзала. Это дает дополнительные преимущества турбинам ЛМЗ.

Выводы:

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что паротурбинное оборудование ОАО ЛМЗ по большинству технических показателей близко к уровню ведущих мировых фирм

Паротурбинное оборудование является продукцией, по которой ЛМЗ имеет перед конкурентами ряд преимуществ.

· около 10% установленных в мире паровых турбин изготовлены на ОАО ЛМЗ.

· по некоторым позициям у ЛМЗ нет конкурентов (мощные быстроходные турбины для АЭС) и есть спрос.

· отдельные образцы (турбины на докритические и сверхкритические параметры для ТЭС) соответствуют мировому уровню и могут на равных конкурировать с лидерами.

· высокая надежность выпускаемого паротурбинного оборудования ЛМЗ.

Использование этих преимуществ, при благоприятном плане развития, позволяет ЛМЗ претендовать как на получение новых заказов, так и на определенный уровень цен.

Текущий момент характеризуется большой потребностью в приросте мощностей в мире и, в то же время, ограниченностью в средствах, что отодвигает реализацию некоторых проектов на будущее. В этой связи отмечается сильный рост конкуренции между производителями энергетического оборудования, ведущей к снижению цен, сокращению сроков проектирования, изготовления и поставки. Изменившиеся условия выхода на рынок сделали позицию ЛМЗ уязвимой. Конкуренты имеют не только политическую поддержку, но и финансовую. В дополнение к этому они обладают целым комплексом PR приемов для получения заказов. Это позволяет, имея технические параметры оборудования ниже, выходить победителем в конкурентной борьбе. В такой ситуации для ЛМЗ едва ли не единственным условием получения заказа становится цена. Наиболее сильно это ощущается на Азиатском рынке (Китай, Индия). Российский рынок, отличающийся большой долей оборудования выработавшего свой ресурс и приближающегося к нему, плохо прогнозируем.

Трудно говорить о каком – то сложившемся уровне цен на паровые турбины, поскольку:

· отсутствуют заказы нового оборудования, модернизация и реконструкция установленного оборудования сведены к минимуму, а поддержание работоспособности ведется за счет запасных частей и ремонтов;

· наблюдается повышение активности иностранных производителей, располагающих более широкими возможностями продвижения своего оборудования на российский рынок и рынок ближнего зарубежья;

· на рынке присутствует ХТЗ (АО Турбоатом, Харьков) с родственной номенклатурой и демпинговыми ценами.

Рис. 9 Сравнительная стоимость паровых турбин ОАО ЛМЗ и турбин зарубежных производителей.





sdamzavas.net - 2020 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...