"ТМЗ: история, технология, люди" (книга, изданная к юбилею ТМЗ)
leksey, 11 января 2006 ( редакция: 11 ноября 2019 )
В начале 1990-х годов на Тушинском машиностроительном заводе было начато освоение производства ветровых энергетических установок (ВЭУ) "Радуга- 1" мощностью 1 000 кВт.
Задачи:
Данная установка является совместной разработкой ряда предприятий оборонного комплекса, создана в рамках программы конверсии на базе использования технологий двойного назначения и, соответственно, должна иметь высокую надежность и эксплуатационную экономичность. Надежность и экономичность предполагают простоту обслуживания и проведения регламентных работ, а также минимальные объемы необходимых расходных материалов, что существенно снижает стоимость жизненного цикла.
Отличительные особенности и преимущества.
Ветровая энергетическая установка, согласно техническому заданию, выполнена по схеме с горизонтально-осевым трехлопастным ветровым колесом, с цельноповоротными лопастями и переменными оборотами ветроколеса с двукратным диапазоном регулирования.
Преимущества принятой концепции и конструкции ВЭУ.
1. Регулируемые переменные обороты обеспечивают возможность автоматического управления на оптимальных режимах работы для наиболее полного использования ветровой энергии, то есть повышают выработку электроэнергии до максимально возможной для природного ветрового потенциала местности.
2. Управляемые лопасти при нестабильности ветра (порывах) дают значительное снижение механических нагрузок на трансмиссию, то есть повышают ресурс.
3. Оригинальные конструкторские и технологические решения, защищенные авторским свидетельством (SU1828000 AI за № 163896 кл. В64С 11/26 и № 811655 кл. В64С 27/46), позволили установить на ВЭУ цельнометаллические лопасти с высоким ресурсом (одного комплекта лопастей достаточно для всего срока службы ВЭУ), снизить вес и трудоемкость производства. Конструкция лопасти отмечена дипломом и золотой медалью на международной выставке новой техники в Брюсселе в 1997 г.
[79]
4. В системе СГЭЭ (система генерирования электроэнергии) применен синхронный генератор, выполненный без скользящих контактов и коммутационных переключателей, что исключило трудоемкие операции по замене и обслуживанию контактов в эксплуатации, то есть снижены затраты на техобслуживание. Встроенная система воздушного протока обеспечивает тепловые режимы генератора без применения внешних специальных систем охлаждения при длительной работе.
5. Оригинальная надежная преобразовательная система обеспечивает выдачу потребителю электроэнергии высокого качества по частоте и параметрам гармоник.
6. Реализация в гидравлической системе ВЭУ автоматической коммутации и переключения режимов ее работы из условий оптимизации работы ВЭУ, и применение невысокого рабочего давления обеспечили оптимальную работу насосной системы и гидроагрегатов по времени и в наиболее благоприятном эксплуатационном диапазоне нагрузки. Этим повышен ресурс и исключена необходимость замены агрегатов в эксплуатации.
7. Высокая безопасность ВЭУ обеспечена применением, кроме традиционных устройств торможения, блокировок, защиты и автоматического пожаротушения, практически безотказного принципа аэродинамического торможения ветроколеса путем перевода лопастей в безопасное флюгерное положение по трем независимым каналам:
а) по рабочему каналу автоматического управления САУ (система автоматизированного управления) в аварийных ситуациях, выявленных при автоматизированной диагностике систем;
б) от автономной независимой пневмосистемы аварийного поворота лопастей;
в) при независимом прямом срабатывании исполнительных устройств привода (в случаях внезапного пропадания управляющего электропитания или падения давления в гидросистеме), обеспечиваемом применением оригинальных конструкторских решений.
Средняя наработка ВЭУ на отказ - 2 000 часов. Назначенный срок службы - 25 лет. Ресурс - 150 000 часов с правом замены отдельных блоков.
Основные характеристики ВЭУ "Радуга-1"
Установка представляет собой цельнометаллическую башню высотой 36 метров, состоящую из трех секций по 12 м, на которой размещается опорно-поворотный узел (ОПУ), обеспечивающий поворот установленной на нем гондолы на 360 градусов по направлению к ветру. Цельнометаллические лопасти, изготовленные из специальных сплавов, поворачиваются вокруг своей оси на 90 градусов, ориентируясь на ветер. ВЭУ "Радуга-1" разработана таким образом, что она с одинаковой степенью эффективности может эксплуатироваться в любых климатических условиях безо всяких доработок. Установка работает в круглосуточном режиме.
ВЭУ спроектирована таким образом, что при той же механике и лопастях ее мощность при незначительной модернизации может быть увеличена в 1,5 - 2 раза. Это позволяет получить существенное снижение себестоимости электроэнергии и стоимости самой установки. Стоимость получаемой электроэнергии соизмерима со стоимостью энергии, вырабатываемой тепловыми электростанциями, работающими на угольном топливе.
[80]
Установка полностью автоматизирована и может работать самостоятельно или в составе ВЭС. Может быть подключена, как к объединенным энергосистемам, так и к отдельным энергетическим узлам. Кроме того, данная установка может работать на индивидуальную нагрузку без связи с энергосистемой.
Вариант исполнения " Радуга-1":
Мощность генератора номинальная - 1000 кВт.
Выходное напряжение (трехфазное) - 380 или 6 000 в.
Рабочий диапазон скоростей ветра - 5 - 25 м/с.
Диаметр ветрового колеса - 48 м.
Высота башни - 36 м.
Число лопастей - 3.
Частота вращения ветрового колеса (переменная) - 21-42 об/мин.
Частота вращения генератора в зависимости от варианта исполнения (переменная) - 2500 - 5000/650 - 1300 об/мин.
Расчетная скорость буревого ветра - 60 м/с.
Диапазон температур эксплуатации - -50°С ... +40С.
Расчетная сейсмостойкость - 8 баллов.
Проектируемый срок службы основных силовых узлов - 25 лет.
Проектируемый срок службы между капитальными ремонтами - 8 лет.
Среднегодовая выработка электроэнергии в зависимости от района расположения ВЭУ - 2600 - 4900 тыс. кВт/ч.
Масса ВЭУ - 127 - 130 тонн.
Производство ВЭУ
В 1990 г. РАО "ЕЭС России" и АО "Калмэнерго" начали финансирование программы строительства Калмыцкой ветроэнергетической станции (ВЭС) мощностью 23 000 кВт.
Предприятие приступило к подготовке производства, разработке технологических процессов и оснащению, определению заводов-кооператоров и соразработчиков. Выпуск конструкторской документации и решение всех организационных вопросов обеспечило МКБ "Радуга", возглавляемое генеральным конструктором Игорем Сергеевичем Селезневым (главный конструктор Анатолий Захарович Чучалов).
Общий технический уровень и опыт, накопленный инженерно-техническими службами ранее, особенно, на последних этапах строительства корабля "Буран", позволили коллективу завода в довольно короткие сроки решить следующие сложные задачи:
- проектирование стапелей для сборки лопастей ветрового колеса длиной 25 метров и шириной у комля 3 метра;
- изготовление стапелей сборки гондолы силовой установки размером 3 x 4 x 6 метров;
- разработку и изготовление комплекса штамповочного и инструментального оснащения;
- эталонирование, изготовление и монтаж всех гидравлических и электрических систем, обеспечивающих жизнедеятельность установки в течение всего эксплуатационного срока;
- отработку и контроль систем, обеспечивающих надлежащую надежность и качество.
[81]
Для изготовления важнейших силовых элементов конструкции и систем были привлечены заводы "ЭМК Атоммаш" (заместитель главного инженера Василий Петрович Менсяшев), "Электросила" (Александр Михайлович Пивоваров), МОКС "Марс" (главный конструктор Анатолий Сергеевич Сарычев), АО "РТВ МИ" и ряд других.
Четкая организация работ позволила ТМЗ (директор завода Сурен Григорьевич Арутюнов, заместители главного инженера Виталий Владимирович Диков, Виталий Иванович Тарасов, заместитель начальника производства Евгений Антонович Сабоцинский, заместитель главного технолога Петр Максимович Радченко, директор 2-го сборочного производства Борис Алексеевич Федин) успешно закончить работы по строительству установки и ее испытания.
В начале 1995 года, в 30 км от Элисты была смонтирована первая опытная ВЭУ, которая с июня 1995 года выдает электроэнергию в энергосистему Калмыкии. В настоящее время ведется монтаж второй установки Заказчиком выдан аванс на серийное производство десяти ВЭУ, и Тушинский машзавод запустил в производство первую серийную партию из десяти установок. Однако дальнейшее финансирование производства было прекращено.
Послесловие к разделу
Анализ потребности энергетических рынков РФ и стран СНГ в подобных источниках энергии свидетельствует о том, что использование ВЭУ экономически целесообразно, особенно в регионах, удаленных от источников энергетического сырья и имеющих устойчивый ветровой потенциал. Более того, при системном анализе всех факторов, определяющих расходы на поддержание в работоспособном состоянии и развитие с ориентацией на внутренний рынок энергетических, добывающих, транспортных и других отраслей промышленности, развитие данного вида энергетики может оказаться высокорентабельным. Следует учитывать при этом решение вопросов защиты окружающей среды, а также сэкономленные затраты на ее восстановление. Кроме того, большой ветроэнергетический потенциал регионов РФ, а также целый комплекс других факторов политического, экономического и социального характера, определяющих необходимость развития экологически чистых источников энергии, позволяют оценить данное направление работ ОАО ТМЗ, как имеющее хорошие перспективы.
Определенная заинтересованность в использовании энергии ветра есть у глав администраций Дальнего Востока, Сахалина, Чукотки, северо-западных и других регионов РФ, Автономной Республики Крым, у руководителей Республики Армения и ряда других стран СНГ. Большие работы в этом направлении, главным образом, с использованием лицензий и инвестиций зарубежных стран, уже ведутся на Украине и, в определенной мере, в Белоруссии.
В соответствии с соглашением между правительством Москвы и Республикой Крым и поручением премьера правительства Москвы от 13.04.99 г. акционерному обществу "Московский Комитет по Науке и Технологиям", ОАО ТМЗ направило в министерство топлива и энергетики Республики Крым всю необходимую документацию по ВЭУ "Радуга-1". Однако положительные результаты еще не достигнуты.
Исследования показали, что данный вид энергетики активно развивается в мире и, прежде всего, в таких странах, как США, Канада, Англия, Германия
[82]
и Индия. Кроме того, целый ряд стран ЕЭС, Африки, Азии и Латинской Америки реализуют масштабные проекты по созданию ВЭС. Финансовые емкости рынков экологически чистой энергетики и, в частности, рынков ветровой энергетики, а также реализуемые и планируемые объемы капитальных вложений составляют десятки миллиардов долларов США.
В настоящее время мировой рынок производства ВЭУ монополизирован более чем сорока компаниями США, Великобритании, Голландии, Дании, Германии, Швеции и ряда других стран, и действует в условиях жесточайшей конкуренции. В практике этих компаний используется схема предоставления странам-заказчикам оборудования кредитов мировых финансовых институтов под соответствующие гарантии правительств этих стран при условии закупки оборудования у компаний, способствовавших получению необходимых средств. При этом в странах ЕЭС и в других странах мира разработаны законодательные акты, защищающие национальных производителей и затрудняющие проникновение экспортеров на энергетические рынки этих стран. Кроме того, все товары, экспортируемые на мировые рынки, должны быть сертифицированы в соответствии с международными стандартами, что требует значительных затрат.
ОАО ТМЗ в течение нескольких лет ведет активные переговоры с представителями компаний таких стран, как Испания, Греция, Бразилия, Аргентина, Индия, Китай, Мальта, Италия, Египет, Панама и др. Специалисты этих компаний высоко оценивают технические и стоимостные характеристики ВЭУ "Радуга-1", и готовы были бы приобрести данную установку. Австралийская компания "Гидроэнергетическая корпорация Тасмания", планирующая строительство ВЭС мощностью 70 000 кВт, проявила большой интерес к ВЭУ "Радуга-1", пригласила ОАО ТМЗ принять участие в тендере на реализацию данного проекта и выслала пакет необходимых документов. Однако достаточно высокие требования к финансовому состоянию компаний-участников конкурса практически не дают возможности ОАО ТМЗ получить заказ, даже при высоком уровне конкурентоспособности производимой ВЭУ по техническим и стоимостным показателям.
Тушинский машзавод планирует посетить делегация панамской компании, необходимые полномочия которой предоставлены министром энергетики Панамы. Компания готова начать переговоры о размещении заказа, финансируемого правительством Панамы, на поставку ВЭУ в количестве до 20 единиц и открыть свое представительство в Москве для проведения мероприятий по подготовке контракта и дальнейшего контроля за ходом его выполнения. Кроме того, эта компания, проведя анализ рынков ряда стран Латинской Америки и, прежде всего, Аргентины, Бразилии, Чили и Перу, планирует, при поддержке министерства энергетики Панамы, провести комплекс мероприятий по продвижению ВЭУ на рынки этих стран. Емкость этих рынков в данном секторе энергетики достаточно велика.
Следует отметить, однако, что финансовое состояние ОАО ТМЗ и определенная экономическая нестабильность РФ являются серьезным препятствием для выделения начальных оборотных средств на проведение работ по выполнению заказа. Без определенных финансовых гарантий федеральных органов власти или правительства Москвы получение данного заказа маловероятно.
Вот что писал по этому поводу Ю.Пономарев в статье "Кирсан Илюмжинов бросил деньги на ветер (в Калмыкии началась промышленная эксплуатация пер-
[83]
вой отечественной ветроэнергетической установки мощностью 1 мВт)", опубликованной в одиннадцатом номере газеты "МН" за 12 - 19 февраля 1995 года: "Технологии, опробованные в аэрокосмической технике, позволили отказаться от постоянного присутствия на ВЭУ обслуживающего персонала. Электроника обеспечивает автоматический запуск и торможение "Радуги-1", управляет углом установки лопастей, диагностирует техническое состояние агрегатов. В дальнейшем предусматривается управление всей ветроэлектростанцией с помощью нескольких персональных ЭВМ. В нынешнем году на Тушинском машиностроительном заводе намечено изготовить семь ВЭУ "Радуга-1". Перспективные разработки инженеров из МКБ "Радуга" заинтересовали Индию, Египет и Монголию, которым по линии ООН выделены кругленькие суммы на развитие нетрадиционных источников энергии. А на столах конструкторов лежат чертежи новых ВЭУ мощностью 2 и 3 мВт". Пока нас на этот рынок не пустили.
34 комментария, последний 19 июн. 2020