ЗАДАТЬ ВОПРОС

ЗАДАТЬ
ВОПРОС
 
 
КОМПАС для «Арктики»
Автор: Алексей Чубаров
Начальник конструкторского отдела теплообменного оборудования АО «Уральский турбинный завод»
В России вновь создаётся атомный ледокольный флот. Разработан полностью новый проект универсального атомного ледокола 22220. Новое в нём всё, включая атомный реактор, паровую силовую установку и ходовые электродвигатели. Строит ледоколы Балтийский завод в Санкт-Петербурге. Уральский турбинный завод в содружестве с заводом «Киров-Энергомаш» (С-Петербург) отвечали за поставку паротурбинной установки, при этом цилиндр низкого давления турбины и конденсатор паровой турбины были полностью разработаны и изготовлены на Уральском турбинном заводе. На ледоколе устанавливаются две паровые турбины с конденсаторами, каждая мощностью 36 МВт.

Уральский турбинный завод ведёт свою историю с 1938 года, в годы войны на Урал были эвакуированы оборудование и специалисты с Харьковского турбинного завода и Ленинградского металлического завода, выпускавших турбины в Советском Союзе. На их основе на Урале возникла и начала развиваться своя школа турбиностроения. Вскоре после своего образования завод стал называться турбомоторным, поскольку кроме турбин выпускал дизели для танков, а потом карьерных самосвалов БелАЗ. В наше время завод вновь носит название «турбинный», поскольку в 2000-х годах произошло разделение турбомоторного завода на турбинный и моторный.

За годы существования Уральским турбинным заводом (УТЗ) было выпущено большое количество паровых турбин мощностью от 6 до 300 МВт, среди них самая мощная в мире теплофикационная турбина, монтаж которой в настоящее время производится в Москве.

Серия ледоколов проекта 22220 включает в себя пять судов: Арктика, Сибирь, Урал, Якутия и Чукотка. В настоящее время полностью готов и прошёл первые ходовые испытания первенец нового ледокольного флота «Арктика». И корабль этот сразу начал свою жизнь с путешествия к Северному полюсу, первый его маршрут был С-Петербург – Северный полюс – Мурманск.

Согласно контракту УТЗ поставляет на первые три ледокола серии цилиндры низкого давления турбины и конденсаторы, которые по-морскому называются главные конденсаторы, на следующие два ледокола — только конденсаторы.
Цилиндр низкого давления турбины.
Установлен в машинном зале ледокола «Арктика».
При разработке турбинного оборудования для ледокола конструкторами решались сложные задачи по выполнению всех технических требований к судовому оборудованию, имеющему свою отличительную специфику. Например, при расчёте прочности конструкции должны были быть выполнены требования о том, что «турбина должна выдерживать без нарушения работоспособности кратковременные динамические нагрузки, приходящиеся на узлы крепления к раме с амплитудой ускорения до 5g в вертикальном и горизонтальном направлениях». Говоря по-простому, это означает, что оборудование должно выдерживать удары ледокола об лёд.

Что касается конденсатора, то здесь принимались и другие нетиповые решения, связанные со способом крепления к турбине и раме турбоагрегата и с применением титановых трубок поверхности теплообмена, из-за которых в конструкции пришлось применить биметаллические трубные доски, т.е. детали, изготовленные из двух металлов, когда одна поверхность детали из углеродистой стали, другая из титана.
Ледокол «Арктика» в Мурманске после испытаний. Фото автора.
Сотрудники УТЗ участвовали в проверке оборудования после ходовых испытаний ледокола.
Ещё одним фактором, усложнявшим проект по разработке турбинного оборудования для ледокола, были сжатые сроки сдачи готовых изделий. Для решения задач по проектированию конструкции и разработке конструкторской документации использовались системы автоматизированного проектирования. Для турбины это были Creo и КОМПАС-3D, конденсатор был спроектирован полностью в КОМПАСе.

Главный конденсатор паровой турбины в КОМПАС-3D и в металле.

Конструкторское бюро УТЗ давно и успешно применяет систему КОМПАС-3D в работе, и в этом проекте сроки удалось выдержать только благодаря этой CAD-системе, которая имеет свои неоспоримые достоинства. Поскольку на УТЗ используются две CAD-системы, Creo и КОМПАС-3D, то можно составить сравнительное мнение об обеих.

Как было сказано выше, конденсатор был полностью спроектирован в КОМПАСе, и, оценивая с практической стороны, очевидны достоинства КОМПАСа перед тем же Creo. В первую очередь это удобство освоения и последующей работы в программе, это дружелюбный, понятный и логичный интерфейс, позволяющий реализовать все возможности программы, которых с избытком хватает для разработки сложных изделий, таких как главный конденсатор ледокола и, если смотреть шире, то теплообменного оборудования в целом. Создание сложных сборок с большим количеством деталей и управление этими сборками в КОМПАСе не вызывает проблем, все происходит быстро и удобно. Библиотеки КОМПАС являются очень эффективным средством повышения производительности проектирования, например библиотеки стандартных изделий и листовое моделирование, сварные швы для работ с теплообменным оборудованием позволяют в разы сократить выполнение вспомогательных рутинных действий при разработке конструкторской документации.

Когда производители «тяжёлых» CAD-систем приводят обоснование для продажи своих систем, одним из традиционных примеров являются турбинные лопатки, имеющие действительно сложную геометрию. При этом забывают тот факт, что в объёме турбоустановки, которая включает в себя массу различных деталей и вспомогательного оборудования, в том числе теплообменного, лопатки занимают очень малую часть. Можно привести такой пример: при отгрузке оборудования паровой турбины средней мощности нужен железнодорожный состав, состоящий из трёх-четырёх десятков вагонов, при этом теплообменное оборудование турбоустановки является самым металлоёмким и габаритным.
Практика в очередной раз показала жизненную истину, что инструмент, которым пользуешься на все 100%, эффективнее набора потенциальных возможностей, которые есть теоретически, но остаются в массе своей неиспользуемыми в силу того, что пользоваться ими неудобно и просто потому, что они не востребованы.
Система КОМПАС-3D как раз являет собой образец инструмента, который, формально не являясь «тяжёлым» CAD, способен решать все задачи энергомашиностроительного предприятия за очень малым исключением сугубо специфических, которые в общем объёме работ занимают очень малую часть.
Хотите узнать, как решить именно ваши задачи? Напишите нам.
Мы обсудим, какого эффекта для бизнеса вы сможете добиться вместе с АСКОН.
Поделиться в социальных сетях