Новые направления в отечественном компрессоростроении

Технологии ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» работают в интересах «Газпрома»

Более 50 лет ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» занимается уникальными технологиями активных электромагнитных подшипников/подвесов (ЭМП). Возникло это направление в начале 60-х годов прошлого столетия в связи с поиском технического решения для подвеса ротора шарового электродвигателя-маховика, применение которого в электромеханических системах ориентации космических аппаратов (КА) являлось перспективным. В то время в мировой практике был известен ряд работ по практическому применению одноосного электромагнитного подвеса. В применяемой на тот момент аппаратуре управления током электромагнита использовались электронные лампы, поэтому она была очень громоздкой и не могла быть использована в космической технике.

Бурное развитие полупроводниковой элементной базы создавало предпосылки к возможности разработки компактной и надежной аппаратуры для управления электромагнитным подвесом. В связи с этим в 1961 году было принято решение о проведении исследований по оценке практической возможности электромагнитного подвеса для шарового электродвигателя-маховика (ШДМ). Под руководством одного из известных ученых ВНИИЭМ Н. Я. Альпера группой в составе В. П. Верещагина и А. И. Мельникова был разработан и испытан лабораторный образец ШДМ с электромагнитным подвесом ротора, предназначенный для оценки возможной замены трех одноосных маховиков электромеханической системы ориентации КА «Омега», являвшегося предшественником серии КА «Метеор». Положительные результаты испытаний этого образца ШДМ подтвердили возможность и перспективность применения электромагнитного подвеса в ШДМ систем ориентации крупных КА. Это совпало с тенденцией в космической технике, направленной на повышение технической оснащенности КА, и соответственно с увеличением габаритов и массы создаваемых космических аппаратов. Для электромеханической системы ориентации крупного отечественного КА, типа «Алмаз» был разработан и изготовлен в 1972 году во ВНИИЭМ уникальный и первый в мировой практике ШДМ с электромагнитным подвесом ротора массой 60 килограммов.

Позднее для ориентации и стабилизации орбитального комплекса «Мир» во ВНИИЭМ был создан высокоскоростной двухстепенный силовой гироскоп-гиродин с ротором на электромагнитных подшипниках, который проработал около 15 лет.

Результаты успешной эксплуатации активных ЭМП в космических электромеханических устройствах создали предпосылки к расширению исследований и проведению разработок, направленных на их применение в различных отраслях промышленности. Особенно широко применяются ЭМП производства ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» в центробежных компрессорах (ЦБК) для газоперекачивающих агрегатов (ГПА) ОАО «Газпром» как альтернатива традиционным масляным подшипникам. Отсутствие механического контакта между движущейся и опорной частями компрессора и исключение из инфраструктуры ГПА маслохранилищ и систем подачи и очистки масла обусловили ряд технических и экономических преимуществ применения ЦБК с активными ЭМП: отсутствие износа подшипниковых узлов, возможность работы на высоких скоростях вращения, повышение производительности, увеличение ресурса работы, экологическая чистота, значительное снижение капитальных затрат при строительстве за счет отсутствия агрегатного и общестанционного вспомогательного оборудования для подачи, очистки и хранения масла, значительное снижение эксплуатационных расходов за счет отсутствия затрат на смазочные материалы и их доставку, уменьшения энергопотребления и трудоемкости обслуживания и ремонта.

Первый центробежный компрессор с активными ЭМП был разработан в 1989 году ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» и ПАО «Сумское НПО имени М. В. Фрунзе» (Украина) и сдан в эксплуатацию в июне 1992-го на ОЭГКЦ Тольяттинского ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Самара». Серийное внедрение ЭМП производства ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» для ЦБК ГПА началось с ввода в эксплуатацию в декабре 2005 года компрессорной станции «Слонимская» магистрального газопровода Ямал – Европа ООО «Газпром трансгаз Беларусь».

В настоящее время ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» осуществляет серийное изготовление активных ЭМП с цифровой системой управления для центробежных компрессоров как отечественных (ОАО «НПО «Искра», ОАО «Компрессорный комплекс», ОАО «Казанькомпрессормаш»), так и зарубежных производителей (ПАО «Сумское НПО имени М. В. Фрунзе», Украина, компания Mitsubushi Heavy Industries Ltd., Япония). Для этих целей на предприятии создана своя научная, конструкторская, производственная и испытательная база. Компрессорами с электромагнитными подшипниками ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» оснащены и находятся в стадии оснащения более 300 газоперекачивающих агрегатов мощностью от 6 до 25 МВт таких стратегически важных магистральных газопроводов, как Ямал – Европа, Северо-Европейский газопровод, Бованенково – Ухта, Ухта – Торжок и др.

Внедрение центробежных компрессоров с электромагнитными подшипниками производства ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» позволило значительно повысить технико-экономическую эффективность газотранспортных предприятий ОАО «Газпром» и обусловило возникновение и развитие принципиально нового направления в отечественном компрессоростроении. А ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» заняло лидирующие позиции в поставках электромагнитных подшипников для газоперекачивающих компрессоров в мире.

Сегодня в ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» ведутся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в интересах Министерства обороны и Росатома по созданию электромагнитных подшипников высокооборотных роторных машин, не имеющих аналогов в мире.