Состояние и перспективы развития НОК Газотурбинные технологии презентация

Ученого совета ПГТУ
24 апреля 2008 г.

поставщик ГПА и ГТЭС

ООО «Искра-Турбогаз»
изготовитель и поставщик ГПА
блочного и ангарного исполнения

ЗАО «Искра-Авигаз»
поставщик ГПА
для реконструкции,
ГТУ для ГПА и ГТЭС

ЗАО «Искра-Энергетика»
изготовитель и поставщик ГТЭС

КООПЕРАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ГАЗОТУРБИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ СЕРИИ «УРАЛ»

Внедрение в образовательную практику новых образовательных программ подготовки и профессиональной переподготовки инженерных, научных и управленческих кадров, реализация комплексных научно-исследовательских и инновационных научно-производственных проектов в области создания новых перспективных газоперекачивающих систем и газотурбинных электростанций для обеспечения комплексного решения задач энергетической безопасности региона и государства и создания высокопроизводительных и экономичных технологий транспортировки природного газа.

для подготовки и переподготовки кадров, обеспечивающих комплексное решение задач в области газотурбинных технологий;
формирование научно-исследовательских коллективов и создание условий для реализации инновационных научно-производственных и научно-исследовательских проектов в области газотурбинных технологий;
совершенствование качества проектирования и технологии производства газоперекачивющих агрегатов и газотурбинных энергоустановок установок с целью выпуска конкурентноспособной продукции, обеспечения развития экономики и энергетической безопасности региона и государства.

ИОП

ПГТУ:
авиационные двигатели (АД), ракетно-космической техники и энергетических установок (РКТиЭУ), механика композиционных материалов и конструкций (МКМК), технология конструирование и автоматизация в специальном машиностроении (ТКА), Региональный центр технической компетенции AMD-ПГТУ (Центр «AMD-ПГТУ»)», Авторизованный учебный центр «SolidWorks».
Партнеры вуза:
Администрация Пермского края, «Газпром», ОАО «НПО Искра», Управляющая компания «Пермский моторостроительный комплекс», Корпорация «AMD».

конкурентоспособность выпускников на рынке труда, и проектов ГОС ВПО третьего поколения в соответствии с требованиями профессиональных компетенций и отраслевых квалификационных стандартов (задача 1.1) (отв. профессор кафедры РКТиЭУ Зайцев Н.Н. ).

Проведено анкетирование потенциальных работодателей, выпускников и академической общественности по направлениям подготовки 140500.62 «Энергомашиностроение», 160302.65 «Ракетные двигатели», 160801.65 «Ракетостроение».

Общее количество розданных анкет – 228. Процент заполненных анкет составил 55-60 %. Статистическая обработка проводилась по методике, предложенной УМУ.

НОК (мероприятие 1.3.1).
Приобретение дорогостоящего уникального оборудования для НОК (мероприятие 1.3.2).
Приобретение инженерного и аналитического программного обеспечения для НОК (отв. профессор кафедры МКМК Модорский В.Я.) (мероприятие 1.3.3).

2. Создание НОК "Газотурбинные технологии"
(задача 1.3).

Р.В. Бульбович;
зам. заведующего кафедрой АД, профессор М.Ш. Нихамкин;
зам. заведующего кафедрой РКТЭУ, профессор Г.Н. Соколов;
зам. декана по научной работе АКФ, профессор В.Э. Вильдеман.

М.И. Соколовский –
научный руководитель;
зав. кафедрой АД, профессор А.А. Иноземцев;
декан АКФ, профессор Р.В. Бульбович;
зам. заведующего кафедрой АД, профессор М.Ш. Нихамкин;
зам. заведующего кафедрой РКТЭУ, профессор Г.Н. Соколов;
зав. кафедрой МКМК, профессор Ю.В. Соколкин;
зав. кафедрой ММСП, профессор П.В. Трусов;
зав. кафедрой ДПМ, профессор Г.Л. Колмогоров;
зав. кафедрой ТКА, профессор Б.Ф. Потапов;
зав. кафедрой ДПМ, профессор Г.Л. Колмогоров;
зав. кафедрой БЖиРВ, профессор В.А. Трефилов;
зам. декана по НИР АКФ, профессор В.Э. Вильдеман;
зам. декана по учебной работе АКФ, доцент В.Я. Модорский;
профессор кафедры РКТЭУ Н.Н. Зайцев.

(мероприятие 1.3.1).
лаборатория вибропрочности газотурбинных двигателей (кафедра АД, общая стоимость ремонта 800 тыс. руб., из них софинансирование – 400 тыс. руб.);
лаборатория турбомеханики на основе разгонно-балансировочного стенда (кафедра РКТЭУ, общая стоимость ремонта 1200 тыс. руб., из них софинансирование – 600 тыс. руб.);
вычислительный центр на основе многопроцессорного вычислительного комплекса для высокопроизводительных параллельных вычислений.

ОБОРУДОВАНИЯ
Комплекс многофункционального стенда прикладной турбомеханики

Частота вращения валопровода, об/мин.…………. 0…10000
Мощность привода, кВт ……………………………….. 9
Мощность резервного привода, кВт ……………….. 1
Диапазон изменения первой критической
скорости вращения, об/мин. ………………….………. 6456…8334
Число плоскостей коррекции валопровода ……… 4
Момент инерции ротора, кгм2 ………………………… 2
Момент инерции трансмиссии, кгм2 ………………… 2
В комплекте универсальный измерительный комплекс с системой аудио- и видеонаблюдения.

нагружения периферии
рабочих колес проточных частей центробежных
компрессорных машин (ЦКМ);
усталостные испытания образцов по определению пределов
выносливости сварных соединений рабочих колес ЦКМ;
определение динамических параметров зон критических
скоростей вращения;
практическое уравновешивание роторов и валопроводов;
вибродиагностика и виброналадка турбоагрегатов;
оптимизация параметров диагностической и наладочной
контролепригодности турбоагрегата;
разгонные испытания моделей рабочих колес с
динамическим тензометрированием напряженно-
деформированного состояния;

Задачи, решаемые на комплексе многофункционального
стенда прикладной турбомеханики

ПРОЦЕССОВ
Информационно-измерительная система многофункциональных испытаний с системой аудио- и видеонаблюдения
Стендовые испытания модельных двигателей на твердом и жидком ракетном топливе с постановкой многофакторного изучения тепловых и газодинамических процессов.
Возможности информационно-измерительной системы:
измерение, регистрация и первичная обработка аналоговых, частотных и дискретных сигналов;
архивация результатов измерения и преобразования;
вывод текущих значений измеряемых параметров и технологических сообщений на ЭВМ верхнего уровня

виброметр типа PSV-400-3;

интегрированная система автоматизации
виброиспытаний на базе электродинамического
вибратора LDS V850-400 и многоканальной цифровой
системы Scadas III

Исследование вибраций различного рода объектов, в частности, в авиастроении, авиадвигателестроении, ракетно-космической промышленности и др.
Трехкомпонентный бесконтактный способ измерений параметров колебаний позволяет наиболее полно оценивать вибрации объекта в различных плоскостях с анализом собственных форм и частот колебаний, спектральным анализом объектов сложной пространственной формы.
Состав ПО:
пакет программ для настройки виброметра и
высокоскоростного сканирования с высоким разрешением;
пакет программ для импорта готовых геометрических
моделей;
пакет программ обработки сигналов, анализа параметров
вибраций и визуализации колебаний.

V850-400 и аппаратуры LMS

проведение испытаний элементов конструкций на воздействие
вибрационных и механических ударных нагрузок,
возбуждаемых синусоидальными, случайными и переходными
импульсами;
возбуждение колебаний элементов конструкций при
исследовании собственных форм и частот.
Характеристики
выталкивающее усилие …………………………………… 22,2 кН;
диапазон рабочих …………………………………………… до 3000 Гц;
допустимая нагрузка ……………………………………...... до 350 кг;
максимальное виброускорение при синусоидальном
возбуждении ………………………………………………… до 60 g;
максимальное виброускорение при случайном
возбуждении …………………………………………………. до 50 g.

для испытательного или
исследовательского оборудования в соответствии с параметрами
испытаний;
высокоскоростной сбор информации с каналов динамических сигналов;
предварительная обработка информации.
ПО фирмы LMS позволяет решать следующие задачи:
модальный анализ большого количества динамических сигналов;
определение вибрационных передаточных функций реальной конструкции;
осуществление настройки конечноэлементных моделей в соответствии с
передаточными функциями реальных конструкций;
решение динамических задач применительно к механических конструкциям.
Входные каналы
16 синхронизированных 24-разрядных каналов аналогового ввода
виброускорений (5-40000 Гц);
16 синхронизированных 24-разрядных канала прямого подключения
тензодатчиков по схемам: мост, ½ моста, ¼ моста (5- 40000 Гц);
Выходные каналы
2 аналоговых выхода синусоидального и случайного сигналов 5 – 40000 Гц ,
24-разряда.

Предназначена для сбора информации о физических процессах с различного рода датчиков (тензодатчики, микрофоны, термопары, тахометры, акселерометры, датчики силы, датчики давления), обработки информации в режиме реального времени и визуализации результатов, а также для генерации задающих (управляющих) сигналов.
Система управления и сбора информации представляет собой модульную измерительную систему, базирующуюся на открытом промышленном стандарте PXI.
Система используется совместно с средой графического программирования LabVIEW, позволяющей создавать гибкие программные приложения измерений и управления с использованием виртуальных приборов.
Состав системы: комбинированное PXI/SCXI шасси (PXI – 8 слотов, SCXI – 4 слота).

испытанию мягких композиционных материалов и резин

Технические характеристики установки:
частотный диапазон: 0.01 … 100 Гц;
скорость нагружения: 0.001 … 100 мм/сек;
температурный диапазон: -70 … +70 С;
амплитуда динамической деформации: до 5 мм;
усилия на штоке: 10 Н … 10 кН;
квазистатическая деформация: 100 мм;
возможность одновременного наложения квазистатических и
динамических деформаций.
Типы испытаний: динамические; скоростные; релаксационные; ползучесть; более сложные (программные) законы нагружения.
Автоматическая регистрация и программное регулирование параметров испытаний с вычислением деформационных свойств полимеров (модуля упругости, коэффициента Пуассона, углов сдвига фаз между напряжением и деформацией и между продольной и поперечной деформациями)

ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

Области использования:
проектирование ракетно-космической техники и безопасного
шахтного оборудования;
создание новых видов ракетного топлива и сверхтвердых
покрытий;
создание новых материалов, это наноматериалы и
нанотехнологии;
рациональное использование лесных и минеральных
ресурсов;
новые методы разведки нефтегазовых месторождений;
комплексный экологический мониторинг атмосферы и
гидросферы;
восстановление загрязненных почв;
контроль распространения эпидемий.

количество файловых серверов ………………………………... 3;
количество вычислительных узлов с двумя
четырехядерными процессорами………………………………... 64;
количество вычислительных узлов ……………………………. 2
пиковая производительность 128-и процессоров, Тфлопс .. 4,6
оперативная память, Тб …………………………………………….. 0,512
объем системы хранения данных, Тб …………………………... 12
площадь, кв.м ………………………………………………………………76
мощность, кВт …………………………………………………………….. 70
Основу вычислительных модулей составляют процессоры. Используются четырехядерные процессоры Opteron компании AMD. В каждом модуле два процессора (8 процессорных ядер на один вычислительный модуль).

В.Э.)
проведение стандартных испытаний и фундаментальных научных исследований механического поведения материалов в широком температурном диапазоне
определение деформационных и прочностных характеристик при квазистатических, динамических и циклических нагружениях
определение характеристик циклической трещиностойкости и усталостной долговечности
исследование закономерностей деформирования и разрушения материалов при сложном напряженном состоянии и сложном нагружении
изучение влияния вибрационных воздействий и резких смен в режимах нагружения на механическое поведение материалов
изучение динамических характеристик полимерных материалов
создание экспериментальных основ для создания новых математических моделей накопления повреждений при пластическом деформировании, усталости, ползучести и разупрочнении.

100кН/1000Нм, (Instron /Великобритания)

(Instron /Великобритания)

с температурной камерой и высокотемпературной печью (Instron /Великобритания)

3 кН, (Instron /Великобритания)

(Limess /Германия)

модельных ступенях центробежных компрессоров
Испытания модельных ступеней центробежных компрессоров;
Параметрическое исследование газодинамических и тепловых
процессов в межлопаточных каналах и боковых зазорах
модельных центробежных колес;
Исследование прочностных свойств рабочих колес;
Параметрическое исследование моделей статорных элементов
конструкции (всасывающих и нагнетательных камер (улиток),
лопаточных решеток диффузоров и обратно-направляющих
аппаратов.

Цель исследований:
Повышение эффективности рабочего колеса и статорных
элементов за счет оптимизации геометрических форм;
Совершенствование методов расчета дисковых потерь.

установок на базе инфракрасной тепловизионной системы NEC TH9100 WR Pro New
Инфракрасная тепловизионная система NEC TH9100 WR Pro New;
Программный комплекс для обработки тепловизионных
изображений SRVision Infrascan;
Установка индукционного нагрева IHS 20-60;
Электрический поршневой компрессор FINI Partner 100/102.
Технические характеристики
Диапазон измерения температуры, °C ………………. - 40…+1500°C;
Чувствительность от °C ……………………….…………. 0.02°C;
Погрешность от показания ……………………………… ± 2°C, ± 2%;
Спектральный диапазон, мкм …………………………… 8...14;
Тип детектора ………………………………………………. лицензионная
неохлаждаемая болометрическая матрица (uFPA microbolometer),
производства США (Японии ) 320*240 пикселей;
Пространственное разрешение, мрад …………………..1,2.

(отв. профессор кафедры МКМК Модорский В.Я.) (мероприятие 1.3.3).
FlowVision – программный комплекс, предназначенный для моделирования трехмерных турбулентных течений жидкости и газа (компания «ТЕСИС»);
ABAQUS – конечно-элементный программный комплекс общего назначения для многоцелевого инженерного анализа с преобладанием всех типов нелинейного поведения конструкций и материалов (компания «ТЕСИС»);
LabVIEW – среда графического программирования;
LMS Virtual.Lab – виртуальное моделирование и анализ функциональных характеристик изделий;
LMS Test.Lab – законченное решение для виброакустических испытаний технических систем любой сложности.

специализаций ВПО НОК (задача 1.6).
Разработка УМКД для дисциплин направлений, специальностей и специализаций (мероприятие 1.6.1).
Подготовка новых учебников, учебных пособий, других учебно- методических материалов по дисциплинам направлений, специальностей и специализаций (мероприятие 1.6.2).
Разработка ЭОР (мероприятие 1.6.3).
Формирование электронных баз данных (мероприятие 1.6.4).
Создание пилотных вариантов УТК, основанных на совместном использовании дорогостоящего и уникального оборудования и аппаратно-программных информационно- измерительных средств, электронных учебных пособий, баз данных, тестовых и контрольных материалов, других ЭОР (мероприятие 1.6.5).

специализаций (мероприятие 1.6.1)
(отв. профессор кафедры РКТиЭУ Сальников А.Ф.)

по дисциплинам направлений, специальностей и специализаций (мероприятие 1.6.2) (отв. доцент кафедры АД Матюнин В.П.).
Августинович В.Г. Математическое моделирование авиационных газотурбинных двигателей.
Евграшин Ю.Б. Основы теории надежности РДТТ.
Зайцев Н.Н. Начальный курс теории автоматического применения (учебное пособие с пакетом VBA-программ).
Романов Н.И., Пономарев Х.А., Романов М.Н., Шелякин Ю.П. Проектирование лафетов и противооткатных устройств артиллерийских орудий.
Талин Д.Д. Физико-химические свойства взрывчатых веществ, порохов и твердых ракетных топлив.
Федосеев А.М. Функция комплексного переменного и их приложения.
Фролов А.Д. Параметрическое проектирование, расчет и исследование траекторий движения баллистических ракет с твердотопливными двигательными установками.

Матюнин В.П.)
(мероприятие 1.6.3)

Учебно-методический комплекс «Теплотехника» /
Ульрих Т.А., Ошивалов М.А., Галягин К.С.,
Селянинов Ю.А.

дорогостоящего и уникального оборудования и аппаратно-программных информационно- измерительных средств, электронных учебных пособий, баз данных, тестовых и контрольных материалов, других ЭОР (мероприятие 1.6.5) (отв. ст. преп. кафедры РКТиЭУ Пальчиковский В.В.).
«Идентификация физико-механических свойств материалов при различных скоростях и температурах», разработчик кафедра РКТиЭУ (Бульбович Р.В., Сальников А.Ф., Пальчиковский В.В.) - для проведения 2-х лабораторных работ;
«Изучение вибраций роторных систем», разработчик кафедра АД (Нихамкин М.Ш.) – обеспечивает 5 дисциплин;
«Колебания элементов ГТД», разработчик кафедра АД (Нихамкин М.Ш. ) – обеспечивает 5 дисциплин.

научно-педагогических, инженерно-технических и управленческих
кадров предприятий и организаций по направлениям НОК (задача 1.7).

современным информационным ресурсам и новым знаниям (задача 1.8)

Приобретение научно-технической информации (мероприятие 1.8.1).
Генерация новых знаний по направлениям НОК ИОП (мероприятие 1.8.2).

А.А.) (мероприятие 1.8.1) .
2007 г.
Электронные версии научно-технических журналов, монографий и энциклопедий издательств Elsevier, Knovel, Springer, Americal Physical Society по полимерным, углерод-углеродным, композиционным, керамическим материалам (Договор с ЦНТИ ).
2008 г.
Информационная система WaveMatrix, включающая базу данных и справочную систему по стандартным DMA-вычислениям и ПО для проведения и обработки данных широкого ряда динамических и квазистатических испытаний. Предполагаемый поставщик – ООО «Новатест», г. Москва, стоимость – 350 тыс. руб.
Информационная система FastTrack «Механика разрушения», включающая базу данных по стандартам испытаний ISO 12135, ASTM E399, BS7448, ASTM E1290, соответствующим типам опытных образцов с эскизами и размерами, а также справочную систему и программный модуль для выполнения испытаний и расчета параметров K, K1C, J1C, CTOD и др. Предполагаемый поставщик – ООО «Новатест», г. Москва, стоимость – 300 тыс. руб.

декана по НИР, профессор Вильдеман В.Э.) (мероприятие 1.8.2).
Экспериментально-теоретические исследования условий обледенения элементов тракта всаса газоперекачивающего агрегата (научн. рук. проф. кафедры РКТЭУ А.Ф. Сальников) – 120 тыс. руб.
Разработка методов обеспечения безопасности и надежности газотурбинных двигателей с учетом допустимых повреждений деталей (научн. рук. зам. зав. кафедрой М.Ш. Нихамкин) – 125 тыс. руб.
Разработка и автоматизация прогрессивного технологического производства деталей ГДТ (научн. рук. зав. кафедрой ТКА Б.Ф. Потапов) – 110 тыс. руб.
Модели и методы механики деформирования и разрушения структурно-неоднородных тел, комплексной оценки безопасности и ресурса энергоустановок и элементов трубопроводного транспорта (научн. рук. зав. кафедрой МКМК проф. Ю.В. Соколкин) – 145 тыс. руб.

преподавателей, научных сотрудников
и административно-управленческого персонала за
рубежом, внутри России и внутри вуза (задача 2.7).

учебных пособий и других учебно-методических материалов (мероприятие 2.8.1).
Издание научных монографий, научных журналов, сборников научных трудов, других материалов по результатам научных исследований (мероприятие 2.8.2).
Организация и проведение научных и методических конференций, симпозиумов и семинаров (мероприятие 2.8.3).

других материалов по результатам научных исследований (мероприятие 2.8.2).
2007 г.
Издание сборников научных трудов «Вестник ПГТУ. Аэрокосмическая техника» № 27, № 28.
Формирование выпуска научного журнала ПГТУ «Научные исследования и инновации».
2008 г.
Издание сборника научных трудов «Вестник ПГТУ. Аэрокосмическая техника».
Издание монографии «Методы самосогласования механики композитов» (проф. кафедры МКМК А.А. Паньков).

и семинаров (мероприятие 2.8.3).
2008 г.
XI Всероссийская научно-техническая конференция «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации » (АКТ-2008), 10-11 апреля 2008 г.;
Издание сборника трудов XI Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации» (420 с.);
Организация и проведение научно-методического семинара «Проблемы вузовско-академической интеграции научной, педагогической и инновационной деятельности» (Институт фундаментальных исследований, аэрокосмический факультет ПГТУ, октябрь-ноябрь 2008 г.).