На здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки

НОВАЦІЯ

Знайдено ефективний шлях модернізації теплових електростанцій, завдяки чому вітчизняна енергетика досягне європейського рівня

Сучасні темпи прогресу такі, що за життя людини змінюється кілька поколінь техніки. Чи давно наші прадіди мріяли про електрифікацію всієї країни? Сьогодні без електроенергії неможливо уявити собі життя у всіх його проявах — від професійних потреб до побутових зручностей. Шлях від відкриття найпростіших електричних процесів до створення найскладніших пристроїв і машин людство пройшло вражаючими темпами. Експерти передбачають, що у майбутньому країни світу споживатимуть дедалі більше електроенергії. Наша держава не є винятком: за прогнозами, що містяться в «Енергетичній стратегії України на період до 2030 року», за чверть століття — з 2005 по 2030 роки — споживання електроенергії збільшиться у 2,2 раза — до 395 мільярдів кВт/г на рік. Експорт електроенергії за межі держави зросте із 4,2 млрд кВт/г до 25 мдрд на рік.

Технічний стан українських ТЕС не відповідає зростаючим вимогам споживачів

Говорячи про перспективу, варто враховувати останні події, що впливають на розвиток світової, а отже, і вітчизняної енергетики. Перша тенденція — зростання вартості природного газу та нафти. Друга — обережне ставлення урядів та суспільства до спорудження нових атомних електростанцій після аварії в Японії. Тому в багатьох індустріальних країнах світу заговорили про необхідність розвивати теплову енергетику. Це означає, що частка ТЕС (теплових електростанцій) у виробництві електроенергії зростатиме в найближчі роки.

Для України такі перспективи потрібно розглядати не як загрози, а як нові можливості. Адже вугілля — основний вітчизняний енергоносій. Розвиток ТЕС, які працюють на твердому паливі, означатиме не лише збільшення обсягу генерації, а й розвиток ключових галузей економіки та використання експортного потенціалу. Передбачається, що теплові електростанції України в 2030 році повинні виробляти 180 млрд кВт/г електроенергії на рік, що потребує встановленої генеруючої потужності у 46,41 млн кВт. Для порівняння: сьогодні сумарна потужність усіх блоків ТЕС становить 26,61 млн кВт. Чи здатна галузь гарантовано забезпечити попит споживачів на електроенергію?

«Сильне фізичне та моральне старіння обладнання — а це понад 65 відсотків загальної його кількості, встановленої на ТЕС та ТЕЦ, — через відсутність заміни може призвести до зниження енергобезпеки України, — переконаний генеральний конструктор ВАТ «Турбоатом» (Харків) Євген Левченко. — Зношене обладнання вимагає збільшених витрат на ремонт та призводить до значного погіршення техніко-економічних показників роботи. Так, сьогодні є невеликий надлишок генеруючих потужностей на теплових електростанціях. Але фактично «запасу» немає — через названі причини. Приєднання енергосистеми України до енергосистем європейських країн, згідно з існуючими нормами, вимагає суттєвого поліпшення якості керування обладнанням та підвищення надійності його роботи».

Технічний стан підприємств вітчизняної теплової енергетики давно викликає занепокоєння як в українських фахівців, так і в європейських партнерів. Яким же чином можна зрушити з місця проблему застарілого обладнання, виконати міжнародні вимоги з економічності, надійності та маневреності установок? Адже не секрет, що протягом останніх 12-15 років наші енергетики живуть в умовах хронічного дефіциту коштів, а об’єкти капітального будівництва в галузі можна перерахувати на пальцях. Тому про масштабне нове будівництво не йдеться. Але вихід знайдено: нарівні зі створенням нових потужностей вітчизняні вчені та виробничники запропонували методи оновлення вже існуючих.

Вирішенню названої проблеми присвячена робота «Створення нових типів та модернізація діючих турбогенераторів для теплових електричних станцій». Завдяки єдиному науковому та практичному підходу авторського колективу створено справді інноваційний проект, здатний вагомо вплинути на ситуацію в галузі. Про етапи роботи над темою та досягнення на цьому шляху «Урядовому кур’єру» розповіли члени авторського колективу.

На Зуївській ТЕС ТОВ "Східенерго" виконано роботи з модернізації енергоблока № 1. Фото надане компанією ДТЕК 

Створено агрегати світового рівня

«Насамперед ми враховували те, що характеристики машин, які будуть створені, повинні відповідати кращим світовим зразкам, — пояснює заступник головного конструктора ДП «Завод «Електроважмаш» (м. Харків) Костянтин Кобзар. — Саме такими агрегатами енергетики замінюватимуть застарілі вузли. Заміна фізично зношеного обладнання на діючих ТЕС та ТЕЦ, а також використання найновіших досягнень машинобудування під час проектування та спорудження нових теплоелектростанцій — вагомий крок. Він потрібен для забезпечення енергобезпеки України, виконання енергетичної стратегії країни та можливості роботи спільно з енергосистемами європейських країн».

Нині можна стверджувати напевно: вітчизняні машинобудівники готові запропонувати продукцію, конкурентоздатну не лише на внутрішньому ринку, а й на світовому. Під час створення нового зразка генератора враховано вимоги роботи з енергосистемами різних країн. Для цього впроваджено цілий комплекс технічних методів контролю. Сьогодні виробничники воліють мати справу з машинами надійними та з високою маневреністю. Ці характеристики суттєво поліпшені у нових моделях.

«Ефективність нового обладнання підтверджена досвідом його експлуатації на ТЕС «Аксу» в Казахстані, — продовжує генеральний конструктор. — Поелементно з використанням нових наукових досліджень та конструкторських розробок ведеться системна модернізація енергоблоків на теплових електростанціях ТОВ «Східенерго» — Курахівській, Зуївській та Луганській».

Уперше в світовій практиці на заводі «Електроважмаш» був виготовлений дослідно-промисловий зразок асинхронізованого турбогенератора потужністю 200 МВт зразка АСТГ-200 з двома обмотками на роторі. Агрегат успішно пройшов дослідну експлуатацію на Бурштинській ТЕС і був запущений у серійне виробництво. Наступним кроком в освоєнні нової продукції став турбогенератор потужністю 120 МВт з повним повітряним охолодженням, створений в науково-виробничому об’єднанні «Електроважмаш» за участі АТ «МЕА «ЕЛТА». Цей зразок випробувано на Миронівській ТЕС.

«Турбогенератори серії ТА з повним повітряним охолодженням мають низку переваг порівняно з турбогенераторами з водневим та воднево-водяним охолодженням, — розповідає президент АТ «МЕА «ЕЛТА» Олександр Лівшиць. — Технічно й економічно доцільно використовувати такі агрегати в енергоустановках з підвищеними вимогами екологічної сумісності, надійності в режимах частих пусків і зупинок, розширення діапазону припустимих навантажень, зниження експлуатаційних витрат тощо. Всім цим вимогам названі турбогенератори відповідають».

Використання повного повітряного охолодження для турбогенераторів серії ТА стало можливим завдяки використанню нових конструктивних та технологічних рішень. Більшість із них захищені патентами. Крім того, харківські машинобудівники створили нові зразки турбогенераторів потужністю від 225 до 350 МВт. Такі агрегати відповідають сучасним вимогам і пройшли перевірку на електростанціях як України, так і близького та далекого зарубіжжя.

Повузлова реконструкція дає змогу підготуватися до масштабних змін у наступні роки

Врахування побажань замовників спонукало виробничників по-іншому поставитись до заміни та модернізації турбогенераторів. Раніше такі агрегати оновлювали виключно в заводських умовах. Тепер же партнери наполягають на виконанні робіт на місці, в умовах станції, що економічніше й надійніше. Уперше в історії теплоенергетики України фахівці компаній «ЕЛТА» та «ДТЕК» розробили ефективну маловитратну модернізацію блоків потужністю 200 та 300 МВТ, яка дає змогу підвищити потужність на 5-15 відсотків та подовжити ресурс на 15 років. Така програма успішно виконується на теплових електростанціях ТОВ «Східенерго», яке входить до складу компанії «ДТЕК».

 «У 2010 році генеруючі потужності ТОВ «Східенерго» залишалися найбільше затребуваними порівняно з іншими компаніями теплової генерації, — зазначає керівник департаменту із генерації електроенергії компанії «ДТЕК» Віктор Бичік. — Це пояснюється насамперед нижчою порівняно з конкурентами собівартістю електроенергії, що виробляється. Досягти такого результату вдалося завдяки оновленню потужностей теплоелектростанцій. Ще кілька років тому провідні машинобудівні фірми світу на наші запити щодо модернізації того чи іншого генератора пропонували лише повну заміну агрегата. Але технічний прогрес не стоїть на місці, технологія спалювання вугілля вдосконалюється. Чи варто витрачатися на нове обладнання, яке морально застаріє за десять-п’ятнадцять років? Тому ми обрали повузлову реконструкцію, яка дає змогу продовжити термін служби устаткування, поліпшити його характеристики і водночас готувати програму, яка в перспективі передбачає кардинальну модернізацію виробництва».

Цифри красномовно свідчать на користь обраного шляху. Після модернізації енергоблока № 1 на Зуївській ТЕС його встановлена потужність збільшилась на 25 МВт — до 325 МВт, питомі витрати палива знизилися на 3 відсотки. Встановлена потужність блока № 7 на Курахівській ТЕС збільшилась на 15 МВт — до 225 МВт. При цьому діапазон маневреності на названих блоках зріс відповідно на 35 та 55 МВт.

Ученим і виробничникам вдалося поєднати, здавалося б, непоєднані речі: індивідуальність та універсальність. Індивідуальний підхід у кожному окремому випадку потрібен, щоб врахувати стан саме цього агрегата і обсяг робіт, які належить виконати. А універсальність полягає в тому, що автори роботи знайшли «рецепт» для омолодження цілої галузі енергетики. І той факт, що розробки та здобутки зацікавили закордонних замовників, свідчить про надзвичайну актуальність теми. Навіть іноземні партнери, які раніше не розглядали можливості повузлової заміни агрегатів, стали пропонувати такі рішення. Серед виробників устаткування дуже швидко створюється конкурентна атмосфера, і це сприяє підвищенню рівня виконаних робіт.

Робота, висунута на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки, вирішує важливе завдання державного значення — збільшення енергоефективності теплових електростанцій у рамках реалізації «Енергетичної стратегії України на період до 2030 року». Протягом кількох років у співдружності вчених і практиків створено нові типи турбогенераторів, які відповідають світовому рівню і сучасним вимогам. При цьому автори запропонували два основні шляхи оновлення галузі: шляхом заміни повністю зношеного обладнання та шляхом модернізації діючих турбогенераторів на ТЕС. Такі заходи дають змогу вирішити проблему оновлення турбогенераторного парку на українських теплоелектростанціях та розширити експортні можливості вітчизняної енергетики. А це — ключовий крок до забезпечення енергетичної незалежності держави.

Такі висновки свідчать, що робота «Створення нових типів та модернізація діючих турбогенераторів для теплових електричних станцій» заслуговує на присудження Державної премії України в галузі науки і техніки за 2011 рік.

ДОВІДКА «УК»

Загальний економічний ефект від впровадження циклу робіт лише на блоках № 5 і № 7 Курахівської ТЕС та блоці №1 Зуївської ТЕС становить 1012,2 мільйона гривень. За оцінками фахівців генеруючої компанії «Східенерго», модернізація діючого агрегата обходиться у 5-10 разів дешевше, ніж придбання нового. При цьому технічний ефект, який досягається, практично такий самий.

Відпуск електроенергії ТОВ «Східенерго» в 2010 році досягнув рівня в 16 352,6 мільйона кіловат-годин — порівняно з 14 504,7 млн кВт/г у 2009 році. На кінець 2010 року встановлена потужність теплоелектростанцій, що входять до складу компанії, становила 4157 МВт, що на 1 відсоток більше, ніж наприкінці попереднього року. Додатково 40 МВт встановленої потужності компанія отримала завдяки успішно проведеній реконструкції.

ДОВІДКА «УК»

Теплоенергетика України грунтується на 14 теплових електростанціях, де основне навантаження в маневреному та високоманевреному режимах несуть енергоблоки потужністю 200 і 300 МВт. До їх складу входять 85 блоків з генераторами зразків ТГВ-200, ТГВ-200М і ТГВ-300 виробництва заводу «Електроважмаш» (Харків). Із цієї кількості турбоустановок 6 агрегатів відпрацювали понад 300 тисяч годин та 42 — від 200 до 250 тисяч годин.