Концепція (проект) Державної науково-технічної програми «Створення промислових газотурбінних двигунів нового покоління для газової промисловості та енергетики»
Газотранспортна система України — основа економіки нашої держави. Завдяки їй здійснюється подання природного газу промисловим і комунальним підприємствам, а також транзит газу за межі України. Прокачування газу територією України забезпечують більш ніж 750 азоперекачувальних агрегатів загальною пот...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2099 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Концепція (проект) Державної науково-технічної програми «Створення промислових газотурбінних двигунів нового покоління для газової промисловості та енергетики» / Б. Патон, А. Халатов, Д. Костенко, Б. Білека, О. Письменний, А. Боцула, В. Парафійник, В. Коняхін // Вісн. НАН України. — 2008. — N 4. — С. 3-9. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-2099 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-20992025-02-09T13:28:22Z Концепція (проект) Державної науково-технічної програми «Створення промислових газотурбінних двигунів нового покоління для газової промисловості та енергетики» Патон, Б.Є. Халатов, А. Костенко, Д. Білека, Б. Письменний, О. Боцула, А. Парафійник, В. Коняхін, В. Пріоритети Газотранспортна система України — основа економіки нашої держави. Завдяки їй здійснюється подання природного газу промисловим і комунальним підприємствам, а також транзит газу за межі України. Прокачування газу територією України забезпечують більш ніж 750 азоперекачувальних агрегатів загальною потужністю 5,56 млн кіловат, причому майже 82,5 % із них обладнані газотурбінним приводом. Сьогодні більше як 70 % таких агрегатів вичерпали свій ресурс і вимагають термінової заміни. Для підтримання віт чизняної газотранспортної системи в працездатному стані протягом 2008—2015 рр. необхідно замінити майже половину фізично зношених і «морально» застарілих газотурбінних двигунів. Україна входить у десятку країн із повним циклом створення газотурбінних двигунів. Крім того, вона має потужний промисловий і науковий потенціал для розроблення промислових газотурбінних двигунів для газової промисловості та енергетики, які не поступаються найкращим світовим зразкам. Для створення зазначених двигунів нового покоління необхідно ухвалити відповідну Державну науково-технічну програму. Одним із основних складників її створення є суспільне обговорення концепції Програми. Пропонуємо ознайомитися з проектом концепції Державної програми, який розробили представники низки профільних інститутів Національної академії наук України і провідних конструкторських бюро машинобудівного комплексу нашої держави. 2008 Article Концепція (проект) Державної науково-технічної програми «Створення промислових газотурбінних двигунів нового покоління для газової промисловості та енергетики» / Б. Патон, А. Халатов, Д. Костенко, Б. Білека, О. Письменний, А. Боцула, В. Парафійник, В. Коняхін // Вісн. НАН України. — 2008. — N 4. — С. 3-9. — укр. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2099 uk application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Пріоритети Пріоритети |
| spellingShingle |
Пріоритети Пріоритети Патон, Б.Є. Халатов, А. Костенко, Д. Білека, Б. Письменний, О. Боцула, А. Парафійник, В. Коняхін, В. Концепція (проект) Державної науково-технічної програми «Створення промислових газотурбінних двигунів нового покоління для газової промисловості та енергетики» |
| description |
Газотранспортна система України — основа економіки нашої держави. Завдяки їй
здійснюється подання природного газу промисловим і комунальним підприємствам, а також транзит газу за межі України. Прокачування газу територією України забезпечують більш ніж 750 азоперекачувальних агрегатів загальною потужністю 5,56 млн кіловат, причому майже 82,5 % із них обладнані газотурбінним приводом. Сьогодні більше як 70 % таких агрегатів вичерпали свій ресурс і вимагають термінової заміни. Для підтримання віт чизняної газотранспортної системи в працездатному стані протягом 2008—2015 рр. необхідно замінити майже половину фізично зношених і «морально» застарілих газотурбінних двигунів. Україна входить у десятку країн із повним циклом створення газотурбінних двигунів. Крім того, вона має потужний промисловий і науковий потенціал для розроблення промислових газотурбінних двигунів для газової промисловості та енергетики, які не поступаються найкращим світовим зразкам. Для
створення зазначених двигунів нового покоління необхідно ухвалити відповідну Державну науково-технічну програму. Одним із основних складників її створення є суспільне обговорення концепції Програми. Пропонуємо ознайомитися з проектом концепції Державної програми, який розробили представники низки профільних інститутів Національної академії наук України і провідних конструкторських бюро машинобудівного комплексу нашої держави. |
| format |
Article |
| author |
Патон, Б.Є. Халатов, А. Костенко, Д. Білека, Б. Письменний, О. Боцула, А. Парафійник, В. Коняхін, В. |
| author_facet |
Патон, Б.Є. Халатов, А. Костенко, Д. Білека, Б. Письменний, О. Боцула, А. Парафійник, В. Коняхін, В. |
| author_sort |
Патон, Б.Є. |
| title |
Концепція (проект) Державної науково-технічної програми «Створення промислових газотурбінних двигунів нового покоління для газової промисловості та енергетики» |
| title_short |
Концепція (проект) Державної науково-технічної програми «Створення промислових газотурбінних двигунів нового покоління для газової промисловості та енергетики» |
| title_full |
Концепція (проект) Державної науково-технічної програми «Створення промислових газотурбінних двигунів нового покоління для газової промисловості та енергетики» |
| title_fullStr |
Концепція (проект) Державної науково-технічної програми «Створення промислових газотурбінних двигунів нового покоління для газової промисловості та енергетики» |
| title_full_unstemmed |
Концепція (проект) Державної науково-технічної програми «Створення промислових газотурбінних двигунів нового покоління для газової промисловості та енергетики» |
| title_sort |
концепція (проект) державної науково-технічної програми «створення промислових газотурбінних двигунів нового покоління для газової промисловості та енергетики» |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Пріоритети |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2099 |
| citation_txt |
Концепція (проект) Державної науково-технічної програми «Створення промислових газотурбінних двигунів нового покоління для газової промисловості та енергетики» / Б. Патон, А. Халатов, Д. Костенко, Б. Білека, О. Письменний, А. Боцула, В. Парафійник, В. Коняхін // Вісн. НАН України. — 2008. — N 4. — С. 3-9. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT patonbê koncepcíâproektderžavnoínaukovotehníčnoíprogramistvorennâpromislovihgazoturbínnihdvigunívnovogopokolínnâdlâgazovoípromislovostítaenergetiki AT halatova koncepcíâproektderžavnoínaukovotehníčnoíprogramistvorennâpromislovihgazoturbínnihdvigunívnovogopokolínnâdlâgazovoípromislovostítaenergetiki AT kostenkod koncepcíâproektderžavnoínaukovotehníčnoíprogramistvorennâpromislovihgazoturbínnihdvigunívnovogopokolínnâdlâgazovoípromislovostítaenergetiki AT bílekab koncepcíâproektderžavnoínaukovotehníčnoíprogramistvorennâpromislovihgazoturbínnihdvigunívnovogopokolínnâdlâgazovoípromislovostítaenergetiki AT pisʹmennijo koncepcíâproektderžavnoínaukovotehníčnoíprogramistvorennâpromislovihgazoturbínnihdvigunívnovogopokolínnâdlâgazovoípromislovostítaenergetiki AT boculaa koncepcíâproektderžavnoínaukovotehníčnoíprogramistvorennâpromislovihgazoturbínnihdvigunívnovogopokolínnâdlâgazovoípromislovostítaenergetiki AT parafíjnikv koncepcíâproektderžavnoínaukovotehníčnoíprogramistvorennâpromislovihgazoturbínnihdvigunívnovogopokolínnâdlâgazovoípromislovostítaenergetiki AT konâhínv koncepcíâproektderžavnoínaukovotehníčnoíprogramistvorennâpromislovihgazoturbínnihdvigunívnovogopokolínnâdlâgazovoípromislovostítaenergetiki |
| first_indexed |
2025-11-26T05:35:57Z |
| last_indexed |
2025-11-26T05:35:57Z |
| _version_ |
1849830002580783104 |
| fulltext |
ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 3
ПРIОРИТЕТИ
© ПАТОН Борис Євгенович. Академік НАН України. Президент НАН України.
ХАЛАТОВ Артем Артемович. Член-кореспондент НАН України. Завідувач відділу високотемпературної
термогазодинаміки Інституту технічної теплофізики НАН України.
КОСТЕНКО Дмитро Андрійович. Заступник головного інженера ВАТ «Інжинірингово-виробниче під-
при ємство «ВНІПІТрансГаз».
БІЛЕКА Борис Дмитрович. Доктор технічних наук. Завідувач відділу технологій комбінованого вироблен-
ня енергії Інституту технічної теплофізики НАН України.
ПИСЬМЕННИЙ Олександр Семенович. Доктор технічних наук. Завідувач відділу «Електротермія»
Ін ституту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України.
БОЦУЛА Анатолій Леонідович. Головний конструктор проектів газотранспортного напряму ДП НВК
Газотурбобудування «Зоря-Машпроект».
ПАРАФІЙНИК Володимир Петрович. Кандидат технічних наук. Старший науковий спвробітник, голо-
вний конструктор проекту СКБ турбокомпресорних машин «ВАТ Сумське НВО ім. М.В. Фрунзе».
КОНЯХІН Володимир Іванович. Заступник головного конструктора ДП ЗМКБ «Прогрес» імені акад.
О.Г. Івченка. 2008.
Газотранспортна система України — основа економіки нашої держави. Завдяки їй
здійснюється подання природного газу промисловим і комунальним підприємствам,
а також транзит газу за межі України. Прокачування газу територією України
забезпечують більш ніж 750 газоперекачувальних агрегатів загальною потужніс-
тю 5,56 млн кіловат, причому майже 82,5 % із них обладнані газотурбінним при-
водом. Сьогодні більше як 70 % таких агрегатів вичерпали свій ресурс і вимагають
термінової заміни. Для підтримання віт чизняної газотранспортної системи в пра-
цездатному стані протягом 2008—2015 рр. необхідно замінити майже половину
фізично зношених і «морально» застарілих газотурбінних двигунів.
Україна входить у десятку країн із повним циклом створення газотурбін-
них двигунів. Крім того, вона має потужний промисловий і науковий потенці-
ал для розроблення промислових газотурбінних двигунів для газової промисло-
вості та енергетики, які не поступаються найкращим світовим зразкам. Для
створення зазначених двигунів нового покоління необхідно ухвалити відповідну
Державну науково-технічну програму. Одним із основних складників її ство-
рення є суспільне обговорення концепції Програми. Пропонуємо ознайомитися з
проектом концепції Державної програми, який розробили представники низки
профільних інститутів Національної академії наук України і провідних кон-
структорських бюро машинобудівного комплексу нашої держави.
Б. ПАТОН, А. ХАЛАТОВ, Д. КОСТЕНКО, Б. БІЛЕКА,
О. ПИСЬМЕННИЙ, А. БОЦУЛА, В. ПАРАФІЙНИК, В. КОНЯХІН
КОНЦЕПЦІЯ (ПРОЕКТ) ДЕРЖАВНОЇ НАУКОВО-ТЕХНІЧНОЇ
ПРОГРАМИ «СТВОРЕННЯ ПРОМИСЛОВИХ ГАЗОТУРБІННИХ
ДВИГУНІВ НОВОГО ПОКОЛІННЯ ДЛЯ ГАЗОВОЇ
ПРОМИСЛОВОСТІ ТА ЕНЕРГЕТИКИ»
4 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4
Вітчизняна газотранспортна система є
одним із основних набутків України. Її
загальна довжина становить 37,8 тис. км, а
протяжність магістральних газопроводів —
22,2 тис. км. Річна пропускна спроможність
сягає 290 млрд м3 на вході і 175 млрд м3 на ви-
ході. У 2006 р. транзит природного газу через
територію України становив 126,8 млрд м3,
зокрема, за межі України — 113,8 млрд м3.
Українська газотранспортна система —
одна з найбільших у світі і друга в Європі.
Як силові агрегати в ній використовують
стаціонарні газові турбіни, конвертовані
авіаційні й корабельні газотурбінні двигу-
ни (ГТД), електроприводи, а також двигу-
ни внутрішнього згоряння. Газотурбінний
при від забезпечує більше як 82% від загаль-
ної потужності газоперекачувальних агре-
гатів (ГПА), установлених на газотран-
спортній системі, і в найближчій перспек-
тиві залишиться основним для використан-
ня на компресорних станціях та в підземних
сховищах газу. Проте низький коефіцієнт
корисної дії експлуатованих газотурбінних
двигунів і їхнє значне зношення (більше
ніж 70% ГПА вичерпали свій ресурс) став-
лять на порядок денний заміну майже по-
ловини з них упродовж найближчих деся-
ти років. Газотурбінні двигуни для газової
промисловості стануть основою і для ство-
рення промислових газових турбін малої і
середньої потужності, потреба в яких в
Україні дуже велика.
Концепцію Державної науково-технічної
програми «Створення промислових газотур-
бінних двигунів нового покоління для газо-
вої промисловості та енергетики» (далі Про-
грама) схвалила Міжвідомча науково-ко ор-
динаційна рада зі створення промислових
газотурбінних двигунів, до якої входять фа-
хівці з газотурбобудування від профільних
інститутів НАН України, конструкторських
та проектних установ, а також провідних ма-
шинобудівних підприємств (ВАТ «Мотор-
Січ», ДП НВКГ «Зо ря-Машпроект», ВАТ
«Сумське НВО ім. М.В. Фрунзе»). Ця кон-
цепція визначає основні засади, етапи розро-
блення та реалізацію зазначеної Програми,
що має забезпечити часткове досягнення
основної мети Енергетичної стратегії Украї-
ни на період до 2030 року, яку схвалено роз-
порядженням Кабінету Міністрів України
від 15 березня 2006 року № 145-р, а саме —
підвищення рівня енергетичної безпеки дер-
жави. Реалізацію цієї мети забезпечить ак-
тивна державна політика у сфері енер го за-
оща дже ння й енергоефективності, а також
досягнення ста лого зниження енергоємності
ВВП та споживання енергетичних ресурсів.
ВИЗНАЧЕННЯ ПРОБЛЕМИ, НА РОЗВ’ЯЗАННЯ
ЯКОЇ СПРЯМОВАНА ПРОГРАМА
Однією з основних проблем економі-
ки України сьогодні є дефіцит нафти і
газу, постійне зростання цін на них та висока
енергоємність ВВП, яка, за даними Міжна-
родного енергетичного агентства (Key World
Energy Statistics, ІЕА, 2006), сягає 0,546 кг
нафтового еквіваленту на 1 дол. США, що
у 2,5 разу перевищує середній рівень енер-
гоємності ВВП розвинених країн (Данія —
0,13 кг н.е./$; США — 0,22; Росія — 0,49).
Згідно з Енергетичною стратегією Украї-
ни у 2030 році заплановано знизити енерго-
ємність ВВП до 0,24 кг н.е./$ на основі ре-
алізації потенціалу енергоефективності та
енергоощадності в промисловій сфері. Нее-
фективне використання енергоресурсів ха-
рактерне для всіх секторів економіки Украї-
ни і насамперед для паливно-енергетичного
комплексу (ПЕК) під час виробництва,
транспортування та споживання енергії.
Як зазначалося, газотранспортна система
України є однією з найбільших у Європі:
на 81 компресорній станції (КС) ДК «Укр-
трансгаз» і ДК «Укргазвидобування» вста-
новлено 765 ГПА загальною потужністю
5,564 млн кВт. На КС застосовують газомо-
токомпресори, газоперекачувальні агрегати
з електроприводом та газотурбінними дви-
гунами. Газотурбінні ГПА простого циклу
кількістю 455 одиниць зі встановленою по-
ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 5
тужністю понад 4,593 млн кВт становлять
більше як 82 % від загальної потужності
всіх задіяних ГПА.
Більше ніж 80 % газотурбінних ГПА фі-
зично зношені та «морально» застарілі. На
українській ділянці газопроводу «Союз»
на 12 КС установлено 84 ГПА типу ГТК-
10І з газовими турбінами MS-3142, фак-
тичний к.к.д. яких становить 25%, тоді як
сучасні закордонні та вітчизняні ГТД ма-
ють к.к.д. на рівні 35—38%. Фактичний
к.к.д. ГТК-10 і ГТД НК-12СТ становить
18—23%. Агрегати ГТК-10І працюють із
1978 року й на сьогодні 80% з них вичер-
пали свій ресурс. Окремі агрегати відпра-
цювали по 150—160 тис. годин при ресурсі
100 тис. годин. Стан інших типів газотур-
бінних ГПА (ГТН-6, ГТ-6-750, ГТ-750-6;
ГПА-Ц-6,3; ГТК-10; ГПУ-10 та ГТК-25І)
аналогічний або ж іще гірший.
Для підтримання працездатності й підви-
щення надійності роботи вітчизняної газо-
транспортної системи і зменшення витрат
паливного газу потрібна заміна застарілих
та фізично зношених ГТД ГПА темпами, які
б випереджали їхнє фізичне спрацювання.
Для цього потрібно протягом 2008—2015 рр.
замінити 204 одиниці ГТД (20 — у 2008 р.;
23 — у 2009 р; 25 — у 2010 р.; 26 — у 2011 р.;
28 — у 2012 р.; 29 — у 2013 р; 26 — у 2014 р.;
27 — у 2015 р). Через неефективне спожи-
вання паливного газу «морально» застарі-
лими та фізично зношеними газоперекачу-
вальними агрегатами з газовими турбінами,
які мають фактичний к.к.д. на рівні 18—25%,
витрати паливного газу на технологічні по-
треби в газотранспортній системі є неви-
правдано високими, і в 2006 р. вони стано-
вили 4,9 млрд нм3 (приблизно 3,9 % від усьо-
го обсягу перекачуваного газу).
Проблему зниження високої енергоємно-
сті газотранспортної системи України та на-
дійності її роботи потрібно розв’язувати під
час реалізації низки «Програм реконструк-
ції КС ДК «Укртрансгаз» на 2006—2016 ро-
ки» шляхом заміни «морально» застарілих і
фізично зношених газоперекачувальних аг-
ре гатів на такі, що обладнані промисловими
газотурбінними двигунами нового поколін-
ня, створеними згідно з вищезазначеною
Про грамою.
АНАЛІЗ ПРИЧИН ВИНИКНЕННЯ ПРОБЛЕМИ
ТА ОБҐРУНТУВАННЯ НЕОБХІДНОСТІ
ЇЇ РОЗВ’ЯЗАННЯ
Причиною експлуатації застарілих ГПА,
які вичерпали свій ресурс (100 000 го-
дин), а деякі напрацювали 155—166 тис. го-
дин (КС «Новопсков» газопроводу «Союз»),
є недостатнє фінансування низки «Програм
реконструкції КС ДК «Укртранс газ». Що-
річно їх фінансували лише на 10—15 %. Це
відставання у фінансуванні накопичилося з
1992 р., а саме з часу розроблення першої
«Програми реконструкції КС ДК «Укртран-
сгаз». Конвертовані газотурбінні двигуни
авіаційного і корабельного типів, які вста-
новлено на КС, мають недостатній рівень
надійності через не оптимальність їхньої
конструкції для наземного використання.
Подальша експлуатація фізично зношених
ГПА може призвести до цілковитої деграда-
ції вітчизняної газотранспортної системи,
унаслідок чого вона не зможе надійно забез-
печувати транспортування газу для вну-
трішніх потреб і транзит газу в інші країни.
Зазначимо, що в Україні при наявності роз-
виненої галузі енергетичного машинобуду-
вання сьогодні відсутнє виробництво сучас-
них високоефективних газотурбінних дви-
гунів промислового типу для газової про-
мис ло вості й енергетики.
МЕТА ПРОГРАМИ
Метою Програми є підвищення рівня
енергетичної безпеки України шля-
хом забезпечення надійності та працездат-
ності її газотранспортної мережі при зни-
женні енергоємності ВВП унаслідок рекон-
струкції газоперекачувальних агрегатів га-
зотранспортної системи. Це має відбутися
завдяки впровадженню промислових газо-
6 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4
турбінних двигунів нового покоління по-
тужністю від 6 до 25 МВт із к.к.д. не мен-
ше ніж 41%, що дозволить значно зменши-
ти витрати паливного газу на компресор-
них станціях магістральних газопроводів
та в підземних сховищах газу, а також під-
вищити надійність роботи ГПА, КС і газо-
транспортної системи в цілому.
На відміну від авіаційних та корабельних
газових турбін, найважливішими покаж-
чиками для промислових ГТД є надійність
за тривалою експлуатацією, економічність,
зна чення к.к.д., потужність і ресурс роботи.
Якщо припустити, що всі застарілі ГПА, які
відпрацювали 15—30 років, будуть замінені
на сучасні газотурбінні двигуни з к.к.д. 38 %,
то стане можливим зменшення витрат па-
ливного газу КС на 1,8 млрд нм3, або 36%,
на рік (більше ніж 320 млн дол. США за ці-
нами 2008 р.). Одночасно, за умови досяг-
нення к.к.д. 38%, викиди двоокису вуглецю
в атмосферу зменшаться на 3,24 млн тонн
щорічно, що, відповідно до Кіотського про-
токолу, дозволить отримати додатковий еко-
номічний ефект.
Відомо, що газотурбобудування належить
до найбільш наукоємної продукції машино-
будування. Зважаючи на те що Україна вхо-
дить у десятку країн із повним циклом ство-
рення ГТД, збереження цього потенціалу є
важливим стратегічним зав данням. Виконан-
ня Програми забезпечить зростання конку-
рентоспроможності українських газотур-
бінних двигунів на світовому ринку з одно-
часним підвищенням їхньої економічності,
надійності та екологічності. Промислові
ГТД також використовуватимуть в енерге-
тиці та в інших галузях промисловості.
ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНОГО ВАРІАНТА
РОЗВ’ЯЗАННЯ ПРОБЛЕМИ
Газотурбінний привід для ГПА сьогод-
ні та в найближчій перспективі залиша-
ється основним і найефективнішим для ви-
користання на компресорних станціях. Сьо-
годні найкращі закордонні ГТД простого
циклу потужністю 10—25 МВт для газопере-
качувальних агрегатів мають к.к.д. 34—38%,
що є граничним значенням для простого ци-
клу. Цього досягнуто завдяки вдосконален-
ню внутрішньої термоаеродинаміки та ви-
соким параметрам термодинамічного циклу,
забезпечених наявністю високотемператур-
них матеріалів та ефективних систем охоло-
дження. Подальше форсування параметрів
циклу за сучасного рівня розвитку науки і
техніки призведе до зниження надійності й
ресурсу ГТД і не буде ефективним.
Для нової генерації промислових ГТД
головними критеріями є економічність
(к.к.д.), надійність, потужність, просто-
та експлуатації, низька вартість життєво-
го циклу. Подальшого зростання значення
к.к.д. термодинамічного циклу без форсу-
вання його параметрів можна досягти шля-
хом використання складних термодинаміч-
них схем, пов’язаних з утилізацією тепло-
ти, проміжного охолодження в компресорі,
підігріву в турбіні, вприскування води та
пари до газоповітряного тракту.
Газотурбінні технології з уприскуванням
пари до камери згоряння (STIG), парогазові
установки (ПГУ), цикли з проміжним охо-
лоджуванням і нагріванням, бінарний цикл
хоча й забезпечують значно вище значення
к.к.д. (42—45 %), але складні в експлуатації і
вимагають великих капітальних витрат у
процесі виготовлення. Аналіз можливих
шляхів створення ГТД у класі потужностей
6—25 МВт із к.к.д. не менше ніж 41 % свід-
чить, що найоптимальнішим і економічно
доцільним варіантом є регенеративна схема.
У цьому разі при потужності установки
16 МВт досягнути к.к.д. на рівні 41 % можна
буде, створивши регенератор із коефіцієн-
том регенерації теплоти на рівні 0,82—0,85.
Перевагою регенеративної схеми є знижен-
ня потрібного ступеня підвищення тиску
повітря в компресорі, що дає змогу викорис-
товувати простішу одновалову схему в кон-
струкції ГТД для енергетики. Така регенера-
тивна схема забезпечує високу якість елек-
ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 7
тричного струму, мінімальні габарити і низь-
ку вартість двигуна та двовалову схему для
газоперекачувальних агрегатів, що значно
підвищить їхню надійність порівняно з три-
валовими конструкціями авіаційних і кора-
бельних двигунів.
ШЛЯХИ І СПОСОБИ РОЗВ’ЯЗАННЯ ПРОБЛЕМИ,
ТЕРМІНИ ВИКОНАННЯ ПРОГРАМИ
Як оптимальний шлях розв’язання про-
блеми пропонуємо створення за реге-
неративною схемою базових промислових
газотурбінних двигунів потужністю 12 та
16 МВт (ГТД-12 та ГТД-16) з к.к.д. не мен-
ше ніж 41%, які стануть основою для роз-
роблення промислових ГТД різної потуж-
ності (6—25 МВт), а також ГТД регенера-
тивної схеми з проміжним охолодженням
повітря в компресорі.
Базові промислові двигуни потрібно роз-
робляти на основі передових авіаційних та
корабельних технологій, а також сучасних
досягнень у галузі матеріалознавства, тепло-
фізики, термогазодинаміки, теорії горіння,
зварювання, механіки, міцності, ком п’ю тер-
ної техніки та інших наук. Промислові газо-
турбінні двигуни нової генерації мають від-
повідати сучасному рівню світового газо-
турбобудування за такими вимогами:
• коефіцієнт регенерації теплоти 0,83—0,85;
• викиди NOx не більше за 80 мг/нм3,
СО — не більше за 100 мг/нм3;
• напрацювання до відмови двигуна — не
менше ніж 5000 годин;
• повний ресурс — не менше ніж 150000
годин;
• ресурс до першого капітального ремонту
— не менше ніж 30000 годин;
• конструкція: двовалова на загальній
ра мі;
• модульна конструкція (газогенератор і
силова турбіна);
• запуск ГТД — електростартер-генератор
власних потреб;
• підігрівання паливного газу теплом від
ГТД;
• сучасні системи автоматичного керуван-
ня та діагностики.
Параметри термодинамічного циклу (тем-
пература газу перед турбіною, ступінь стис-
нення повітря в компресорі та ін.) визнача-
ють під час варіантного проектування ГТД з
урахуванням вартості регенератора і витрат
паливного газу за життєвий цикл ГТД.
Під час створення промислових ГТД по-
трібно використовувати науково-технічний
та виробничий потенціал провідних вітчиз-
няних двигунобудівних підприємств (ДП
НВК ГТ «Зоря-Машпроект», ДП ЗМКБ
«Прогрес» ім. акад. О.Г. Івченка, ВАТ «Мо-
тор-Січ», Сумське НВО ім. М.В. Фрунзе та
інших) і наукових установ НАН України
різного профілю.
Термін виконання Державної програми
щодо створення промислових газотурбін-
них двигунів нового покоління на період
2009—2012 років становить 4 роки.
В умовах високих цін на газ стає доціль-
ним використання на КС електропривід-
них газоперекачувальних агрегатів (ЕГПА)
з регульованою частотою обертів нагнітача.
За техніко-економічними розрахунками,
виконаними ВНІПІТрансГазом, застосу-
вання ЕГПА економічно доцільне при вар-
тості газу більше 300 дол. США за 1000 нм3.
Для застосування ЕГПА на КС ГТС Укра-
їни потрібна розробка та освоєння вироб-
ництва електродвигунів потужністю 12, 16
та 25 МВт з регульованою частотою обер-
тів. Для КС з ЕГПА є необхідним електро-
живлення першої категорії (від двох неза-
лежних джерел). ЕГПА найбільш доцільно
застосовувати на КС, розташованих в регі-
онах з надлишковими енергетичними по-
тужностями (Західна Україна).
ОЧІКУВАНІ РЕЗУЛЬТАТИ ВИКОНАННЯ
ПРОГРАМИ, ВИЗНАЧЕННЯ ЇЇ ЕФЕКТИВНОСТІ
Реалізація Програми дозволить створити
високоефективні, з підвищеною надій-
ністю, базові промислові газотурбінні дви-
8 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4
гуни нової генерації, значення к.к.д. яких
буде вище ніж у за найкращих ГТД закор-
донного виробництва. Застосування нових
ГТД у газовій, нафтовій промисловості та
в енергетиці дозволить знизити енергоєм-
ність ВВП і скоротити обсяги імпорту енер-
гоносіїв, насамперед природного газу. Ство-
рення високоефективних ГТД промислово-
го типу дозволить розпочати виробництво
сучасних газоперекачувальних агрегатів,
які мають підвищений попит на світовому
ринку, а також виробництво енергетичних
агрегатів. Це дасть можливість, зекономив-
ши кошти, які нині витрачають на закупів-
лю енергоносіїв та ГПА за кордоном, оно-
вити основні фонди й упровадити нові про-
гресивні енергозаощаднювальні технології
та обладнання. Кошти, спрямовані на ефек-
тивне використання енергетичних ресурсів
та енергоощадність, є менші, ніж витрати на
закупівлю паливно-енергетичних ресурсів і
ремонт зношеного або закупівлю імпортно-
го обладнання. Реконструкція КС газотран-
спортної системи України з упровадженням
нового покоління промислових ГТД дозво-
лить забезпечити зменшення обсягів вики-
дів шкідливих речовин (NOx, CO) і теплово-
го забруднення атмосфери.
Економічна ефективність Програми по-
лягає в тому, що створені високоефективні
та надійні промислові газотурбінні двигу-
ни нового покоління застосовуватимуть під
час реконструкції КС газотранспортної сис-
теми України. Це дасть змогу скоротити об-
сяг паливного газу на КС на 30—35 %, що
становить 1,8 млрд нм3 на рік і коштує 323,1
млн дол. США за цінами 2008 р. (179,5 дол.
США за 1000 нм3). За прогнозами Націо-
нальної агенції з питань забезпечення ефек-
тивного використання енергоресурсів, вар-
тість природного газу у 2011 р. становити-
ме більше ніж 300 дол США за 1 тис. м3.
Упровадження промислових двигунів но-
вого покоління дозволить істотно підвищи-
ти надійність роботи газоперекачувальних
агрегатів, компресорних станцій, усієї газо-
транспортної мережі в цілому, забезпечить
безперебійність транспортування (у тому
числі й транзиту) газу на тривалу перспек-
тиву, що сприятиме надходженню валюти
до бюджету України. Крім того, буде забез-
печено збільшення ресурсу двигунів до ка-
пітального ремонту на 32%. Одночасно по-
кращиться й екологічний стан навколиш-
нього середовища завдяки:
• зменшенню викидів шкідливих речовин
(NОx; CO) в атмосферу на 40—60%;
• зменшенню теплового забруднення атмо-
сфери (СО2) на 30—35%, що забезпечує
значно вищий к.к.д. ГТД нового поко лін ня.
Зменшити енергетичну залежність Украї-
ни можна буде за умов:
• підвищення рівня ефективності викорис-
тання ПЕР у газотранспортній системі та
в енергетиці;
• зниження енергоємності ВВП;
• зниження обсягів імпорту природного газу;
• відсутності потреби в закупівлі закор-
донних ГПА.
Соціальна значущість реалізації Програ-
ми полягає в:
• підвищенні рівня надійності роботи га-
зотранспортної системи шляхом забезпе-
чення безперервного постачання газу для
потреб населення, підприємств і транзи-
ту російського газу за кордон;
• створенні нових та збереженні наявних
робочих місць у машинобудуванні й нау-
ковій сфері;
• використанні й підвищенні наукового
по тенціалу фахівців інститутів НАН
України та конструкторських бюро під-
приємств машинобудівного комплексу;
• унеможливленні перекладання на спо-
живачів понаднормативних витрат ПЕР.
ОЦІНЕННЯ ФІНАНСОВИХ, МАТЕРІАЛЬНО-
ТЕХНІЧНИХ І ТРУДОВИХ РЕСУРСІВ, НЕОБХІДНИХ
ДЛЯ ВИКОНАННЯ ПРОГРАМИ
Для створення промислових ГТД-12 та
ГТД-16 із к.к.д. не менше ніж 41% не-
обхідне фінансування протягом чотирьох
ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 9
років у обсязі 245 млн грн, із яких на роз-
роблення та виготовлення двох перших до-
слідних зразків ГТД-12 та ГТД-16 потріб-
но 216 млн грн і 29 млн грн на науково-
дослідні роботи для супроводження розро-
блення ГТД-12 та ГТД-16.
Інші дослідні зразки ГТД після прове-
дення приймальних (державних або міжві-
домчих) випробувань і доопрацювання від-
повідно до зауважень приймальних комісій
мають надійти на компресорні станції ДК
«Укртрансгаз» для дослідно-промислової
екс плуатації.
Трудові ресурси, необхідні для виконан-
ня Програми, ще збереглися на ДП НВКГ
«Зоря-Машпроект», ДП ЗМКБ «Прогрес»
і ВАТ «Мотор-Січ» та в Сумському НВО
ім. М.В. Фрунзе, а науковий потенціал — у
профільних інститутах НАН України.
ВИКОНАВЦІ ПРОГРАМИ
Державний замовник Програми — Мі-
ністерство палива та енергетики Укра-
їни; Національна академія наук України.
Співвиконавці: ДП НВКГ «Зоря-Маш про-
ект»; ДП ЗМКБ «Прогрес»; ВАТ «Мотор-
Січ»; ВАТ ІВП «ВНІПІТрансГаз»; Сумське
НВО ім. М.В. Фрунзе; ДП «ДНПІ іннова-
ційних технологій в енергетиці та енергоз-
береженні».
Отже, запропонований проект концеп-
ції Державної науково-технічної програми
«Створення промислових газотурбінних
двигунів нового покоління для газової про-
мисловості та енергетики» дає повне уяв-
лення про причини виникнення проблем у
вітчизняній транспортній системі, визна-
чає мету, шляхи і способи досягнення кін-
цевого результату — енергетичної безпеки
держави, обґрунтовує залучення необхід-
них ресурсів, обсяги фінансування, дово-
дить її ефективність.
Б. Патон, А. Халатов, Д. Костенко, Б. Білека,
О. Письменний, А. Боцула, В. Парафійник, В. Коняхін
КОНЦЕПЦІЯ (ПРОЕКТ) ДЕРЖАВНОЇ НАУКОВО-
ТЕХНІЧНОЇ ПРОГРАМИ «СТВОРЕННЯ ПРОМИСЛОВИХ
ГАЗОТУРБІННИХ ДВИГУНІВ НОВОГО ПОКОЛІННЯ
ДЛЯ ГАЗОВОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ ТА ЕНЕРГЕТИКИ»
Р е з ю м е
Газотранспортна система України є однією з найваж-
ливіших підвалин її економіки. Сьогодні більше ніж
70 % газоперекачувальних апаратів вичерпали свій
ресурс. З метою підвищення рівня енергетичної без-
пеки держави представники низки профільних інсти-
тутів Національної академії наук України і провідних
конструкторських бюро машинобудівного комплексу
нашої держави розробили проект концепції Держав-
ної науково-технічної програми «Створення промис-
лових газотурбінних двигунів нового покоління для
газової промисловості та енергетики». У статті про-
аналізовано причини виникнення проблеми та необ-
хідність її розв’язання, охарактеризовано методику
Програми, її основні засади, шляхи і способи досяг-
нення кінцевого результату, визначено ресурси й ета-
пи її виконання, обґрунтовано її ефективність.
B. Paton, A. Khalatov, D. Kostenko, B. Bileka,
O. Pysmenny, A. Botsula, V. Parafiynyk, V. Konyakhin
CONCEPT (PROJECT) OF THE STATE RESEARCH
AND DEVELOPMENT PROGRAM «DEVELOPMENT
OF INDUSTRIAL GAS TURBINE ENGINES OF NEW
GENERATION FOR GAS INDUSTRY AND POWER
ENGINEERING»
S u m m a r y
Gas transmission system of Ukraine is one of the most
important foundations of its economy. At present, more
than 70 % of gas pumping units have used up their service
life. For the purpose to rise the level of the state power
security representatives of a number of key institutes of
National Academy of Sciences of Ukraine and leading de-
sign offices of our state machine-building complex have
developed the draft concept of the State research and de-
velopment program "Development of industrial gas tur-
bine engines of new generation for gas industry and power
engineering”. The project contains analysis of the problem
causes and requirement of its solution, description of the
Program procedure, its main principles, ways and meth-
ods to achieve the final results, definition of resources and
milestones for its completion and feasibility study.
|