СКБ «Турбина» — 110 лет

К юбилею конструкторского бюро «Турбина»

И дольше века длится путь

110-летняя история СКБ «Турбина» ознаменована множеством уникальных проектов и в целом для «Силовых машин», и для всей энергетики России. К юбилею конструкторского бюро — рассказ о самых значимых из них, начиная с 1904 года.

История СКБ «Турбина» — это история отечественного паротурбостроения. Небольшое конструкторское бюро, созданное в начале XX века на Ленинградском Металлическом заводе, вместе со страной прошло через множество событий. Из крохотного помещения с несколькими сотрудниками подразделение выросло в мощный инженерно-конструкторский институт, базовый для отечественной энергетики. 

У истоков 

Рассвет отечественного паротурбостроения совпал с началом прошлого столетия. В 1904 году Металлический завод приобрел у французских партнеров лицензии на производство паровых турбин системы «Рато» мощностью 100, 300, 340 и 400 лошадиных сил, генераторов к ним и некоторых приспособлений. К тому времени на ЛМЗ имелось лишь одно конструкторское бюро — артиллерийское, в котором была создана специальная турбинная группа, и в нее входили только трое специалистов: инженер В. Рогинский, чертежники П. Шапошников и С. Заборский. Годом позже к ним присоединился четвертый сотрудник — Аркадий Семенов: он пришел на завод подростком, выпускником курсов чертежников-копировщиков и проработал на ЛМЗ 70 лет, став одним из первых и старейших русских турбостроителей. 

Паровой первенец 

Работа турбинной группы началась с чертежей, которые копировали и переводили, учитывая разницу в «языке цифр» разных стран. Специалисты долгое время не имели собственного помещения и в буквальном смысле ютились, где придется. 

В не самых комфортных условиях трудились и рабочие токарных мастерских, которым предстояло изготовить детали и произвести сборку новой машины. Но несмотря на все сложности, задача была успешно решена, и 12 апреля 1904 года на производство отправили первый чертеж русской паровой турбины мощностью 200 кВт на начальные параметры пара 1 МПа и 250 ºС, а в 1907 году производство доложило об успешном изготовлении паровой турбины. 

Установленная на заводской электростанции, она питала электроэнергией станочное оборудование и 2500 электрических лампочек, освещавших цеха, мастерские, контору. Электростанция часто использовалась как своеобразная лаборатория, а турбина в этих случаях «превращалась» в опытную установку. При этом специалисты продолжали совершенствовать конструкцию «Рато», внося в нее доработки. 

В 1905 году завод выпустил небольшие турбины — также системы «Рато» — для Петербургского политехнического института, Патронного завода и Петербургского торгового порта. Потом машины несколько большей мощности были установлены в Лежневской мануфактуре, Петербургском арсенале, на Обуховском заводе. Самым мощным был агрегат, изготовленный для Ижорского завода: его мощность составляла 1250 кВт. 

Работа для флота 

Паротурбинное направление долго оставалось побочным, вспомогательным и в деятельности завода, и в целом в отечественном машиностроении. Общая мощность турбин, выпущенных в дореволюционный период, составила 8975 кВт на параметры пара 1,1 МПа и 300 ºС. Это менее 1% от всех паровых турбин, имевшихся в России до революции; остальные машины создавались за рубежом. 

Зато значительных успехов завод достиг в изготовлении паровых турбин для Военно-Морского флота. Неудивительно, что поражение в Цусимском сражении в 1905 году было воспринято всеми сотрудниками завода с болью и горечью — связи с флотом были тесными, многие работники предприятия бывали на боевых кораблях, погибших под Цусимой, во время монтажа оборудования. Японские пушки, к сожалению, отправили на дно несколько российских кораблей, оснащенных машинами Металлического завода. 

Все миноносцы, которые в 1910–1916 годах строил завод, снабжались турбинами по 9–13 тыс. кВт. В тот период были разработаны конструкции турбонасосов для нефтепроводов и морских судов, турбовентиляторов и других турбин для судов Военно-Морского флота. 

От фантастики к реальности 

Серьезное развитие паротурбостроения на заводе начинается уже после 1917 года. Позади несколько лет активной работы на нужды фронта, потом смутное революционное время — смена власти в стране и на предприятии. И вот наступает эпоха ГОЭЛРО: в соответствии с планом электрификации огромной страны предполагается в течение 10–15 лет построить 30 электростанций, из них 20 — тепловые. Запад относился к проекту иронично, иностранная пресса пестрела скептическими высказываниями. Знаменитый Герберт Уэллс ознакомился с планом ГОЭЛРО при личной встрече с Лениным и также был преисполнен скепсиса. «Какой дерзновенный прожект — электрификация России! Какой России? Неграмотной, не имеющей технически образованных людей, специалистов этого дела!..» — так писал автор «Войны миров». 

Страна остро нуждалась в энергии. В 1923 году Президиум Северо-Западного бюро ВСНХ (Промбюро) постановил сосредоточить все работы по выпуску паровых и водяных турбин на Металлическом заводе. Это решение стало судьбоносным, определив на все последующие годы профиль завода и направление его развития. 

В том же 1923 году здесь началась сборка узлов первой советской паровой турбины для Карабашского медеплавильного завода на Урале. Несмотря на относительную простоту ее конструкции, проект шел со скрипом: инструмент и технологическую оснастку изготавливали полукустарным способом — для обработки сложных деталей не было необходимых станков. Турбина была сдана в 1924 году. 

Есть сотня! 

Шло время, росла мощность создаваемых паровых турбин, и перед предприятием ставились все новые задачи. Следующей вехой стало изготовление в 1929 году по собственному проекту паровой турбины мощностью 10 МВт. В 1930-е конструкторы ЛМЗ разработали проект машины мощностью 50 МВт — за ее изготовление коллектив завода получил Всесоюзную премию. А создание машин мощностью 25 и 50 МВт положило начало развитию собственного конструкторского стиля в турбостроении. В 1934 году со стенда Металлического завода сошли пять турбин по 50 МВт каждая, причем одну из них изготовили по отечественным чертежам, и она обошлась предприятию на 20% дешевле, чем другие машины аналогичной мощности. 

К концу ударного десятилетия была взята планка и в 100 МВт. Пробный пуск «сотки» состоялся 6 января 1939 года под Москвой. Машина дала первые 3 000 киловатт-часов промышленного тока, который поступил в энергетическое кольцо столицы, на предприятия Московской и Тульской областей. 

Задел на мирное время 

В 1941 году завод прекратил выпускать турбины — предприятие встало на военные рельсы. Теперь здесь выпускалась другая продукция — все для фронта, все для победы. Но конструкторское бюро, вывезенное из осажденного Ленинграда в Верхнюю Салду, продолжало свою работу. В эвакуации конструкторы ЛМЗ выполнили технические проекты турбин высокого давления мощностью 25, 50 и 100 МВт. Возможность изготовления турбины мощностью 50 МВт в одноцилиндровом исполнении была обеспечена созданием рабочей лопатки с предельной по тем временам длиной — 665 мм при среднем диаметре ступени 2000 мм. 

Создание серии паровых турбин высокого давления позволило поднять экономичность электростанций в послевоенные годы на 12–14%. В январе 1946 года Госпремии за создание «сотки» удостоились главный конструктор завода Марк Гринберг и инженер У.Е. Ривош. Еще одно серьезное событие послевоенной пятилетки — испытание первой паровой турбины высокого давления в 100 МВт для московской энергосистемы. В труднейших условиях заводу потребовался лишь год для ее создания! За эту машину группа работников завода также была удостоена Госпремии. 

«Турбина мира» 

1950-е — годы наиболее динамичного развития отечественной энергетики. Перед КБ ставились задачи по совершенствованию турбин и увеличению их единичной мощности. Следующим шагом после «сотки» стала машина мощностью 150 МВт — первая в Европе турбина с промежуточным перегревом пара на невиданные в то время параметры — 170 атмосфер и 550 ºС. 

Машину СВК-150, выпущенную на ЛМЗ в 1952 году, окрестили «турбиной мира» — в честь Стокгольмского воззвания в защиту мира. При ее создании были применены новые марки стали с высоким уровнем жаропрочности — подобные еще не использовались в мировой практике. А ход изготовления «турбины мира» контролировали сразу два союзных министерства — такого в истории завода еще не бывало. Введение промежуточного перегрева, повышение начального давления и температуры пара значительно увеличило экономичность турбоустановки. Первый ток «турбина мира» дала в конце того же года — ее установили на Черепетской ГРЭС. 

Быстрее, мощнее, эффективнее 

Работа по повышению мощности и надежности турбин продолжалась. Крупным достижением СКБ в 1960-х годах стало создание турбин сверхкритического давления мощностью 300, 500 и 800 МВт. Первую «восьмисотку» спроектировали двухвальной, в 1964 году ее изготовили и установили на Славянской ГРЭС. За ней последовала одновальная той же мощности, ее изготовили в 1970-м и тоже установили на Славянской станции. Эти машины стали самыми мощными в Европе. 

Создание такой турбины с повышенными на 33% паровыми нагрузками на последние ступени стало возможным благодаря исследованиям проточных частей турбин низкого давления, в том числе проведенным на натурном стенде завода. Проекты, разработанные в СКБ «Турбина», выдвинули ЛМЗ и страну на передовые позиции в мире. 

Машина «на миллион» 

Не заставил себя ждать и следующий взятый рубеж — 1200 МВт: одновальная турбина, разработанная в конце 1970-х, стала венцом конструкторской мысли не только для ЛМЗ, но и для всего энергетического машиностроения огромной, динамично развивающейся страны. Главный конструктор паровых турбин Виктор Рыжков и весь коллектив СКБ создали крупнейшую в Европе машину, непревзойденную по целому ряду показателей и конструкторских решений. 

На повестке дня — мирный атом 

Акцент на атомную энергетику, сделанный в конце 1970-х, означал новый виток в развитии отечественного энергомашиностроения. Поначалу атомная энергетика развивалась турбинами относительно малых мощностей — 70, 100, 200 МВт. ЛМЗ поставил на Белоярскую АЭС три турбины по 200 МВт. 

В то время существовало убеждение, что тихоходные турбины предпочтительнее, поскольку у них не такое напряжение в лопатках последних ступеней и роторах, как у быстроходных машин, и конструкторам ЛМЗ пришлось приложить немало усилий, чтобы доказать целесообразность применения быстроходных турбин. Ключевым конструкторским решением стало создание и освоение на Костромской ГРЭС ступеней с титановыми лопатками длиной 1200 мм, которое опередило почти на два десятилетия разработки других фирм. 

Первый быстроходный атомный «миллионник» включает в себя восемь отсеков ступеней низкого давления с титановыми лопатками длиной 1200 мм. Передовые конструкторские решения были не только смелыми и оригинальными, но и стали примером, которому последовали многие зарубежные компании. 

Машины нового поколения 

Сегодня деятельность бюро ведется по нескольким направлениям. В СКБ проектируются конкурентоспособные турбины мощностью от 50 до 1250 МВт, где используются новые конструкторские решения, в том числе трехмерные профилированные лопатки, реактивный вид облопачивания, уплотнения, усовершенствованные паровпускные и паровыпускные тракты, обеспечивающие повышенный коэффициент полезного действия. 

Важным направлением является создание турбин мощностью 1200–1600 МВт для атомных станций, разработка паровых турбин широкого спектра мощностей до 250 МВт и более для парогазовых установок, паровых турбин различной мощности для тепловых станций на сверхкритические и суперсверхкритические параметры пара мощностью до 800–900 МВт. 

Здесь ведутся проектно-конструкторские работы для перспективных АЭС с реакторами нового поколения. Среди крупных вех последних лет можно назвать быстроходную турбину К-800 для реактора на быстрых нейтронах БН-800, изготовленную и установленную на Белоярской АЭС, выпуск «миллионников» для новых энергоблоков Ленинградской и Нововоронежской АЭС, строящейся Белорусской АЭС. 

Отдельное направление — «суперсверхкритика». Для перспективных ТЭС выполнены разработки турбин на повышенные параметры пара. В этом направлении сделан ряд подготовительных шагов: предшественники турбин этого класса мощностью по 660 МВт каждая изготовлены и работают на ТЭС «Сипат» и «Барх» в Индии, спроектирована и введена в строй К-230 на Харанорской ГРЭС, разрабатываются эскизные проекты новых паровых турбин мощностью 300–1600 МВт для АЭС. 

Важнейшим для СКБ «Турбина» и в целом для «Силовых машин» является уникальный проект первой отечественной тихоходной турбины К-1200 для Курской АЭС-2. С учетом значимости проекта в структуре компании создана отдельная дирекция, отвечающая за его реализацию. Возглавил подразделение главный конструктор паровых турбин Александр Лисянский. 

Под руководством главного конструктора Александра Лисянского разработаны и внедрены проекты модернизаций узлов турбин мощностью от 50 до 800 МВт; созданы новые паровые турбины для ТЭС и ПГУ мощностью от 40 до 660 МВт; создана серия турбин К-1000-60/3000 для АЭС «Тяньвань», АЭС «Бушер», АЭС «Куданкулам», в том числе впервые с тремя высоконагруженными ЦНД и уникальной малоопорной конструкцией валопровода; разработаны и изготовлены турбины К-1200-6,8/50 для Нововоронежской АЭС-2, Ленинградской АЭС-2, Белорусской АЭС. 

Движение без пауз 

СКБ прошло длинный путь в 110 лет, отвечая энтузиазмом, живой пульсацией творческой мысли на все вызовы времени. В работе по развитию отечественного паротурбостроения специалисты СКБ многие годы идут бок о бок с коллегами из ведущих научных центров страны. Большой вклад в проектирование турбин внесли работники станций и наладочных организаций, а также коллеги из смежных подразделений компании — технологи, представители производства и сбытового направления. Их отзывы позволяют совершенствовать как конструкцию турбин, так и процесс их производства. 

В настоящее время в портфолио СКБ «Турбина» обширный перечень предложений как по изготовлению, так и по модернизации оборудования с повышением показателей эффективности. Турбины, изготовленные по проектам СКБ, установлены на 70% электростанций стран СНГ и в 43 странах мира. Являясь лидером по проектированию паровых турбин в России и одним из мировых лидеров, бюро продолжает работу по созданию новой конкурентоспособной, высокотехнологичной и наукоемкой продукции. 

Персоналии

Большой вклад в развитие отечественного паротурбостроения внес Александр Юльевич Винблад (1881–1949), прошедший на Металлическом заводе путь от конструктора до директора предприятия. При его участии, а с 1908 года при непосредственном руководстве, начался выпуск первых паровых турбин малой мощности по проектам зарубежных фирм. Под руководством Александра Винблада были спроектированы и изготовлены турбоагрегаты мощностью до 24 тыс. кВт, что позволило с 1934 года полностью освободить страну от импорта энергетического оборудования и перейти к выпуску турбин на экспорт. 

В 1929 году директором ЛМЗ по рекомендации Сергея Мироновича Кирова становится Иван Николаевич Пенкин. С его именем связано создание первой паровой турбины мощностью 24 МВт, а в 1931 году — турбины мощностью 50 МВт. При нем в 1937 году прошли испытания первой «сотки» по чертежам заводской разработки. 

Марк Иосифович Гринберг — один из выдающихся конструкторов паровых турбин, профессор кафедры паровых турбин Ленинградского политехнического института, главный конструктор паровых турбин ЛМЗ. Под его руководством в 1936–1937 годах коллектив КБ паровых турбин спроектировал одновальную конденсационную турбину мощностью 100 МВт, создал теплофикационные турбины с отбором пара на производство, не имевшие аналогов в мировом турбостроении, разработал 11 типов турбин, на базе которых в 1930-е создавалась энергетика страны. 

С 1942 по 1951 год директором ЛМЗ был Владимир Васильевич Кожаринов. В послевоенный период он способствовал освоению на заводе выпуска унифицированной серии паровых турбин высокого давления мощностью 25, 50 и 100 МВт. Участвовал в подготовке и организации производства уникальных паровых турбин СВК-150 и ПВК-200-130. 

Разработка технических проектов турбин на высокие параметры пара (90 и 170 атмосфер) велась под руководством главного инженера ЛМЗ Михаила Николаевича Бушуева. Он лично руководил и изготовлением первой «сотки» с давлением пара 90 атмосфер, и рекордной в то время (1946 год) скоростью — 3000 оборотов в минуту. 

Под руководством главного инженера ЛМЗ Петра Сергеевича Чернышева велась разработка уникальных турбин высокого давления СВК-150, ПВК-200, К-300, первой в Европе двухвальной паровой турбины К-800, газотурбинных установок ГТ-12, ГТ-25, ГТ-100. 

Виктор Кузьмич Рыжков — выдающийся талантливый конструктор паровых турбин, внесший значительный вклад в отечественное энергомашиностроение. Прошел путь от начальника отдела СКБ до главного конструктора, директора НПО ЦКТИ и затем главного эксперта «Силовых машин». Он лично участвовал в разработке и руководил проектированием уникальной серии паровых турбин сверхкритического давления 300, 800, 500 и 1200 МВт. Прорыв в турбиностроении осуществлен под руководством Виктора Кузьмича при создании быстроходных турбин 1000 МВт для АЭС. 

Геннадий Шишов, директор завода с 1973 по 1983 год, руководил строительством завода «Турбоатомгаз» — базы для производства «миллионников» для АЭС и газовых турбин. Изготовлена уникальная турбина мощностью 1200 МВт для Костромской ГРЭС. 

Виктор Шевченко возглавлял ЛМЗ с 1987 по 2004 год. Под его руководством осуществлено техническое перевооружение завода. Руководил разработкой и внедрением новых технологий. Внес большой вклад в развитие атомного машиностроения. При нем завод вновь закрепился на международном рынке.