27 Апреля 2024 г. Четная неделя
ruРусский
Версия для слабовидящих
Малорасходные турбины для энергетики, авиации и транспорта

Малорасходные турбины для энергетики, авиации и транспорта

Основные направления исследований:

Научная группа проводит совместные теоретические, расчетные и экспериментальные работы в следующих областях:

  • Автономная (распределенная) энергетика
  • Водородная энергетика
  • Турбины конструкции ЛПИ
  • Малоразмерные двигатели летательных аппаратов (беспилотных летательных аппаратов)
  • Турбинные установки для морского и наземного транспорта
  • Энергетические установки морских подводных аппаратов
  • Турбонасосные агрегаты жидкостных ракетных двигателей
  • Турбинные установки магистральных газопроводов (турбодетандеры, микротурбинные генераторы и др.)
  • Турбинные пневмоприводы
  • Газотурбинные и паротурбинные установки с различными циклами и рабочими телами
  • Исследования высокотемпературных турбин с разными системами охлаждения
  • Камеры сгорания (лопаточный завихритель, форсунки, запальные устройства и др.) газотурбинных установок
  • Прочностные расчёты элементов паротурбинных и газотурбинных установок
  • Надёжность и диагностика турбин
  • Комбинированные турбинные установки
  • Автоматика систем управления турбинных установок (в дальнейшем планируется создание научной группы)
  • Высокоэффективные теплообменники, жидкостные атмосферные и воздушные конденсаторы (в дальнейшем планируется создание научной группы)
  • Цифровые двойники турбинного энергетического оборудования (в дальнейшем планируется создание научной группы)

Проекты

Завершенные

1. Федеральная целевая программа «Разработка и создание турбогенераторных установок электрической мощностью 1 и 30 кВт, использующих энергию сжатого природного газа газотранспортной системы России».

2. Автономный энергоисточник на базе микротурбодетандерного генератора электрической мощностью 20 кВт для электроснабжения газораспределительных станций.

Для решения задачи надежного электроснабжения удаленных объектов, а также с целью повышения эффективности использования природного газа, был разработан и смонтирован на одной из газораспределительных станций (ГРС «Сертолово») опытный образец автономного источника электрической энергии (микротурбодетандерного генератора  МДГ-20) мощностью до 20 кВт на базе специализированной высокооборотной микротурбины, работающей за счет энергии, выделяемой при редуцировании природного газа.          По итогам проведенной опытно-промышленной  эксплуатации, и проведения доработки опытного образца, проводится внедрение созданного инновационного оборудования (МДГ-20) еще на 9-ти ГРС: «Кузьмолово», «Романовка», «Зеленогорск» «Восточная», «Русский дизель», «Тосно», «Никольская», «Кировск», «Новгород-2»).

3. Детандер-генератор для систем автономного электроснабжения пунктов редуцирования газа.

Турбогенераторная установка ТДГ-1 мощностью до  300 Вт. Использует кинетическую энергию природного газа, транспортируемого по газораспределительным сетям. Предназначена для создания на её основе системы автономного электроснабжения пунктов редуцирования газа (обеспечение электроэнергией телеметрии). Применения данной установки позволяет добиться независимости газораспределительных устройств от внешних источников электроэнергии.

5. Разработка турбинного блока малогабаритной паротурбинной установки электрической мощностью 500кВт для привод насоса паровой турбины.

6. Исследование турбогенератора мощностью 20 кВт, предназначенного для повышения автономности транспортного средства.

7. Выполнение предварительных (оценочных) газодинамических и прочностных расчетов компрессоров и турбин с определением геометрических параметров элементов проточной части и массогабаритных характеристик компрессоров и турбин для опытно-промышленной и утилизационной СО2-ЭУ.

8. Разработка методик по проведению топологической оптимизации и прочностных, расчетов, расчетов на долговечность элементов малоразмерных газотурбинных двигателей. Доработка пространственных моделей на основе экспериментальной модели, напечатанной из пластика.

9. Концептуальная разработка перспективных конструкций диафрагм частей высокого давления паровых турбин.

10. Разработка тестов, практических заданий и участие в проведении тестирования работников АО «Силовые машины».

11. Разработка методики проектирования газотурбинных двигателей для энергетики и транспорта для изготовления методами аддитивного производства.

12. Разработка опытного образца комбинированной парогазовой утилизационной установки для выработки электроэнергии на собственные нужды компрессорных станций.

Текущие

1. Разработка конструкции форсунок камеры сгорания, рабочих и сопловых лопаток турбины высокого давления 1 и 2 ступени для ГТУ газоперекачивающих станций.

2. Выполнение работ в рамках проекта ПИШ ЦИ «Авиационные двигатели и энергетические установки». Одной из целей является создание лаборатории «Системы автоматического управления авиационных двигателей» и разработка научно-технических основ создания авиационного гибридного двигателя малой мощности и его системы автоматического управления.

Предстоящие

1. Оптимальное проектирование и многорежимная оптимизация проточных частей турбин.

2. Исследования тепловых схем турбинных двигателей разных циклов (Брайтона, Ренкина, Аллама, СО2 и др.), работающих на различных рабочих телах.

3. Разработка и исследование комбинированных установок на базе авиационных двигателей, в том числе с утилизационными турбинами.

4. Исследование высокотемпературных турбин с разными схемами охлаждения и охладителями.

5. Научно-технические основы создания авиационного гибридного двигателя малой мощности и его системы автоматического управления.

6. Исследование турбомашин с лопатками из неметаллических материалов (керамика, углеродные композиционные материалы).

7. Разработка аварийных источников бортового питания, использующий  энергию набегающего потока воздуха.

8. Водородная тематика.

9. Разработка имитационных моделей авиационных двигателей для создания перспективных систем автоматического регулирования, создание тренажера САР.

10. Разработка и научно-техническое обоснование приводных турбин для питательных насосов ПТУ с целью повышения экономичности и надежности энергетического оборудования.

Состав научной группы

Барсков Виктор Валентинович
  • Механический корпус, лаборатория турбомашин

Матвеев Юрий Владимирович

Суханов Александр Игоревич

Суханов Владимир Андреевич

Маспанов Сергей Николаевич
  • Пристройка к мех. корпусу, третий этаж

Окунев Егор Ильич

Лаптев Михаил Александрович

Соболева Лариса Николаевна

Гун Бовэнь

Басати Панах Мехди

Список публикаций

Учебные пособия

  1. Теплообменники рекуперативного типа для энергетических установок: учебное пособие / В. В. Барсков, Ю. В. Матвеев, В. А. Рассохин, М. А. Лаптев, Л.Н. Соболева, С.Н. Беседин, К.Д. Андреев; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Институт энергетики, Высшая школа энергетического машиностроения. Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2022.
  2. Расчет тепловых схем стационарных газотурбинных установок и их элементов с учетом зависимости теплоемкости рабочего тела от температуры / В.А. Рассохин, В.В. Барсков, И.С. Яковлев, Ю.В. Матвеев, Е.И. Окунев; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Институт энергетики, Высшая школа энергетического машиностроения. Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2022.
  3. Лапшин К.Л., Андреев К.Д. Практические занятия по дисциплине «Теория турбомашин»: учебное пособие; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Санкт-Петербург: 2019. Электронная публикация. 1 файл (5,18 Мб). URL: http://elib.spbstu.ru/dl/2/s19-123.pdf
  4. Теплообмен и тепловое состояние охлаждаемых деталей газовых турбин: учебное пособие / [В. Г. Полищук, Н. П. Соколов, Н. Н. Кортиков [и др.]; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, [Институт энергетики]. - Санкт-Петербург : ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2020. - 492 с.

 

Основные научные публикации

  1. Determination of the optimal working fluid for the turbine recovering combustion engine exhaust gases heat/ Matveev E., Cherkasova M.,, Rassokhin V., Kortikov N., Popov, V., Akhmetova I. // E3S Web of Conferences №91, 01001. 2019. DOI: 10.1051/e3sconf/20199101001.
  2. Microturbine power plant for utilization of the heat of exhaust gases of internal combustion engines / Matveev Y., Cherkasova M., Rassokhin V., Barskov V., Chernikov V., Andreev K., Kortikov N., Nikiforova O., Yadikin V. // E3S Web of Conferences 221, 02004 (2020) ESEI 2020. DOI: 10.1051/e3sconf/202022101002.
  3. Modeling of the fuel system of a boiler turbine power plant with a homogenizer mixer to optimize the physical and chemical properties of fuel/ Kotov V., Barskov, V., Rassokhin V., Chernikov V., Smetankin A., Nikiforova O., Andreev K., Kortikov N./E3S Web of Conferences 221, 02004 (2020) ESEI 2020. DOI: 10.1051/e3sconf/202022102004.

Научные публикации

  1. Лаптев М.А., Бовэнь Г., Рассохин В.А., Барсков В.В. Сравнительный анализ влияния характеристик рабочего тела и топлива на эффективность газотурбинной установки / Современные технологии и экономика в энергетике. Материалы Международной научно-практической конференции. Санкт-Петербург, 2022. С. 262-264.
  2. Гун Б., Лаптев М.А., Рассохин В.А., Барсков В.В. Особенности расчета центробежных компрессоров для турбоустановок, работающих на углекислотном рабочем теле / Газовая промышленность. 2022. № 4 (831). С. 82-87.
  3. Лаптев М.А., Барсков В.В., Рассохин В.А. Перспективные газотурбинные установки с внешним подводом теплоты / Современные технологии и экономика энергетики. Материалы Международной научно-практической конференции. Санкт-Петербург, 2021. С. 142-144.
  4. Review of the current state of research of microturbine units. Barskov V., Rassokhin V., Chernikov V., Semakina E., Yadikin V., Smetankin A., Myakishev N., Laptev M., Pekarskii A., Matveev Y.IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 3rd International Scientific-Practical Conference on Quality Management and Reliability of Technical Systems. BRISTOL, 2021. С. 012061.
  5. Scientific and Technical Basis for Using External Heat Supply to a Turbine Unit in the Classic Brighton Cycle / Mikhail Laptev, Viktor Barskov, Viktor Rassokhin, Anton Kurnukhin, Gong Boven / Proceedings of the International Symposium on Sustainable Energy and Power Engineering 2021.
  6. Басати Панах М., Рассохин В.А., Барсков В.В., Матвеев Ю.В., Кортиков Н.Н., Лаптев М.А., Гун Б., Чу В.Ч. Повышение экономичности и надежности газотурбинных установок за счет применения аддитивных технологий. Надежность и безопасность энергетики. 2022;15(2):102-110. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2022-15-2-102-110.
  7. М. Басати Панах, В.А. Рассохин, В.В. Барсков, Е.И. Окунев, М.А. Лаптев, Н.Н. Кортиков, В.Ч. Чу, Б. Гун.Влияние охлаждения высокотемпературных лопаточных аппаратов на эффектив-ность газотурбинных установок с учетом зависимости удельной теплоемкости рабочего тела от температуры // Известия МГТУ «МАМИ». 2022. Т. 16, No 2. DOI: 10.17816/2074–0530–106231.
  8. В.Ч. Чу, М. БасатиПанах, М.А. Лаптев, В.А. Рассохин Повышение эффективности малогабаритных газотурбинных установок мощностью до 100 кВт использованием биметаллических рекуператоров / ««Тинчуринские чтения – 2022 «Энергетика и цифровая трансформация»: электронный сборник статей по материалам – Казань: КГЭУ, 2022 – Т. 2 – 342-345 с.
  9. S. Besedin, V. Rassokhin,A. SmetankinK. Besedina, N. Lavrov,D. Panfilov, Y. Smirnov, Y. Lypar anL Mukhametov, Sastudy of the properties The of ABS plastics and polyamide products, made by 3D printing for use in turbine construction. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 337, conference, Micro turbine installations classification principles based on a systematic approach Scopus, 2019.
  10. S. Besedin, V Rassokhin, A Smetankin, O Nikiforova, A Denisov,V Shashikhin, B Sidel'nikov. Micro turbine installations classification principles based on a systematic approach IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 337, conference Scopus, 2019. 

Патенты и другие результаты интеллектуальной деятельности:

  1. Барсков В.В., Рассохин В.А., Ядыкин В.К., Сметанкин А.И., Безбородов А.А. Программа расчёта малорасходных одноступенчатых турбин конструкции ЛПИ осевого и радиального типа (ONE1). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ RU 2019663503 (2019 г.) eLIBRARY ID: 41184650
  2. Барсков В.В., Рассохин В.А., Ядыкин В.К., Сметанкин А.И. Программа расчёта малорасходных двух и более ступенчатых турбин конструкции ЛПИ осевого и радиального типа (TWO2). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ RU 2019663503 (2019 г.) eLIBRARY ID: 41184556
  3. Патент на полезную модель № 205426 U1 Российская Федерация, МПК F01D 9/04. Сегментированный сопловой аппарат малорасходной паровой турбины на органическом рабочем теле : № 2020127647 : заявл. 18.08.2020 :опубл. 14.07.2021 / Г. А. Фокин, А. Б. Федотов, И. С. Харисов [и др.] ; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Санкт-Петербург".
  4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022610030 Российская Федерация. Программа расчёта малорасходных одноступенчатых турбин конструкции ЛПИ с осесимметричными соплами осевого типа (ONE CONIC) : № 2021681588 : заявл. 23.12.2021 :опубл. 10.01.2022 / В. А. Рассохин, В. В. Барсков, В. К. Ядыкин, О. В. Никифорова ; заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого”.
  5. ТУРБОДЕТАНДЕР-ГЕНЕРАТОР; Матвеев Ю.В., Рассохин В.А., Счисляев С.М. Патент на полезную модель RU 186968 U1, 12.02.2019. Заявка № 2018122119 от 18.06.2018.