«Термос» в Металлострое. Необычный СПГ-стенд «поселился» под Петербургом
Крупные российские проекты по производству сжиженного природного газа (СПГ) в краях с жуткой стужей не будут заморожены, а получат развитие. Теперь в этом нет сомнений: наша страна освоила выпуск насосов, в которых такие заводы нуждаются. А для испытания мощного СПГ-оборудования корпорация «Росатом» построила первый в Европе и третий в мире стендовый комплекс. Появился он на окраине Петербурга, в поселке Металлострой, на территории Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры (НИИЭФА) имени Д. В. Ефремова. Побывав на этой площадке, где завершилось тестирование опытного образца «сильного» насоса, корреспонденты «Санкт-Петербургских ведомостей» ознакомились с чудо-стендом.
Линия рубежейДля начала — несколько цифр, без которых не обойтись. В прошлом году по Северному морскому пути было перевезено рекордное количество грузов — 34,8 млн тонн. Тем самым участники этого федерального проекта превысили не только плановый рубеж, на который он к тому времени ориентировал, но и уровень предшествующего года (плюс 5,7 %).
В структуре грузооборота на этой громадной морской линии, как и прежде, преобладал СПГ (свыше 19,5 млн тонн). А уж за ним с большим отрывом шли прочие виды грузов: нефтепродукты, стройматериалы для арктических проектов, железорудный конденсат и др.
При этом три ныне действующих завода для сжижения газа применяют оборудование, которое Россия до недавних пор не выпускала, закупая его у зарубежных производителей. Однако работа по его созданию идет не один год — в соответствии с поручением президента РФ по импортозамещению критически важных позиций и обеспечению технологической независимости нашей страны.
Вот так, с ходу, одним натиском переломить ситуацию по оборудованию для средне- и крупнотоннажных СПГ-заводов, конечно, нереально: нужно время. Но сделано уже немало. Так, на четвертой линии одного из таких предприятий («Ямал СПГ») теперь используется полностью отечественная технология сжижения газа «Арктический каскад».
Российские же «левши» сотворили могучие насосы, их получат две из трех линий более мощного завода (19,8 млн тонн в год), строящегося в рамках проекта «Арктик СПГ-2». Там будет сжижаться газ, добывать который предстоит на арктическом шельфе, в районе Гыданского полуострова, с помощью оснований гравитационного типа. То есть морских платформ, удерживаемых на дне за счет собственного веса.
Для этого нужны насосы, способные перекачивать 2 тыс. кубометров «жидкого» газа в час. Впервые в России такие махины, которые могут применяться на всех строящихся такого рода заводах, включая «Балтийский СПГ», разработали нижегородцы — сотрудники АО «ОКБМ Африкантов» (входит в «Атомэнергомаш», машиностроительный дивизион «Росатома»).
Они же приступили к изготовлению огромных СПГ-насосов ЭНК 2000/241, первый из них «навестил» Петербург…
Новичкам там не место«Пришельца» мы не застали — он успел вернуться к своим творцам. Зато попали на стендовый комплекс, где был «проэкзаменован» опытный образец новинки. Эта весть облетела все новостные ленты. Еще бы, ведь прежде такие испытания проводили лишь две страны — США и Япония. Да и то их СПГ-стенды по размерам и возможностям, уверяют эксперты, скромнее петербургского.
Само собой, увидеть эту знаменитость стремятся многие журналисты, хоть это и нелегко: она находится в особо охраняемых владениях НИИЭФА. Это ведущий научно-производственный центр России по созданию электрофизических установок для решения научных и прикладных задач в интересах целого ряда отраслей — от атомной энергетики до медицины…
Что же предстало нашим глазам? Довольно хитроумная конструкция, поднявшаяся на высоту шестиэтажного дома, назначение которой несведущий человек без пояснений вряд ли поймет. А провожатый у нас был — Александр Сафонов, начальник исследовательской лаборатории испытаний динамического криогенного оборудования одного из отделов НТЦ «Синтез» (подразделение НИИЭФА, в свою очередь входящее в «Атомэнергомаш»).
Название лаборатории говорит само за себя. Возникнув как отдельная служба одновременно со стендом, она отвечает за проведение на нем испытательных процедур. Но работают там точно не новички. Александр, к примеру, трудится в институте полтора десятка лет. «Конечно, я был наслышан о нем, — рассказывает Сафонов, — но, когда впервые попал в институт, обнаружил, что разрушительные веяния девяностых годов его не коснулись. Здесь удалось сохранить и опытных специалистов, и крепкую базу: криогенное оборудование, вакуумные установки, системы газификации и прочее».
Стоит ли удивляться, что испытательный стенд «прописался» именно здесь. Причем не один: схожий по принципу действий, только значительно меньше, нииэфовцы возвели еще раньше, как того требовало распоряжение правительства РФ по опережающему развитию производства СПГ-оборудования. В 2019 году на этом малом стенде комплексных испытаний криогенных электронасосов, первом в России, были опробованы (на предмет вибрации и шума, потребляемой мощности, напора и т. д.) первые отечественные мало- и среднетоннажные СПГ-насосы. И в одиночестве он оставался недолго. Тогда же специалисты приступили к работе над его собратом, который почти целиком состоит из отечественного оборудования. Что снижает зависимость отрасли от поставок импортных комплектующих, запчастей и «внешнего» сервиса.
Местный полюс холода«Стенд состоит из нескольких частей, — показывает Александр. — Это площадка для проверки оборудования, здание рядом — центр, обеспечивающий ее энергопитанием. Вон там, видите: емкости для хранения сжиженного газа и жидкого азота. Рядом — операторская, куда при проверке стекаются данные, которые наш сотрудник видит на мониторе своего компьютера».
Все как обычно? Не совсем так. При строительстве стенда (от замысла до его воплощения прошло менее двух лет: для такого объекта — всего ничего) потребовалось искать особые технические решения. Вырос‑то он не в чистом поле, а на территории института, хоть и просторной. Так, упомянутые емкости расположены здесь не горизонтально, как обычно, а стоят «свечками». Специальный мощный двигатель, используемый на стенде, вдвое меньше зарубежных аналогов. Словом, пришлось поломать голову.
Теперь об испытаниях. СПГ-насос большой производительности — это трехметровая громадина весом четыре тонны, которую привезли в собранном виде. Здесь ее подняли автокраном и, подключив ко всем системам стенда, аккуратно опустили в криостат (этакий «термос» с крепкими стальными стенками) глубиной больше шести метров, на самое дно. После чего закачали жидкий азот, испытали насос при температуре минус 196 градусов по Цельсию, а это круче арктического полюса холода. Затем обкатали в СПГ-среде, которая чуть «потеплее» (минус 163 градуса), снимая важные характеристики: мощность, давление, шум и прочее.
Во время испытаний специалистам не нужно находиться на стенде: все выполняет автоматика, а они следят за этим из операторской. Задача эксперимента — убедиться, что основные параметры «подопечного» соответствуют тем, которые были заложены на основании математической модели. А поскольку насосу положено прослужить лет тридцать, не меньше, он должен обладать изрядным запасом прочности.
Испытания шли больше трех месяцев, с декабря 2021‑го. Это был первенец серии, и его проверка проходила особенно тщательно. Такие сроки также соответствовали ожиданиям иностранной компании, которую один из российских нефтегазовых «китов» привлекал в качестве генподрядчика для строительства СПГ-завода. Кроме того, во время испытаний инженеры налаживали работу самого стенда, чтобы он соответствовал техзаданию заказчика.
В дальнейшем процедура тестирования насосов, предназначенных для заводов или судов-газовозов, займет меньше времени, пояснили нам. Причем питерский стенд легко адаптировать под испытания другого оборудования: турбодетандеров (такой участок практически готов) и компрессоров отпарного газа.
Мало того, его можно применять в других целях, отмечают специалисты. Скажем, исследовать разные характеристики СПГ-насосов, детандеров, криогенной арматуры, испытывать механическую часть компрессоров при работе на низких температурах. Это тоже нелишне, ведь Арктика испытывает на прочность не только людей.
ПРЯМАЯ РЕЧЬ Олег ШУМАКОВ, директор по газонефтехимии АО «Атомэнергомаш»:
— Такое оборудование специалисты испытывали раньше прямо на СПГ-заводах. С 2019 года все происходит с помощью небольшого, построенного на площадке НИИЭФА стенда — он функционирует не на сжиженном газе, а на жидком азоте. На проверках настаивают главным образом заказчики машиностроительной продукции, которые стремятся минимизировать свои риски за счет стендовых испытаний, чтобы убедиться в соблюдении проектных параметров при работе данного оборудования.
В 2019 – 2020 гг. на малом стенде были успешно проверены четыре насоса производства АО «ОКБМ Африкантов». Появление в 2021 году следующего стенда, обеспечивающего испытания в двух режимах, на жидком азоте и СПГ, существенно расширило возможности опробования СПГ-оборудования.
Первый отечественный СПГ-насос был запущен в промышленную эксплуатацию в 2020 году. К настоящему времени на российских СПГ-заводах действуют уже около десяти таких насосов, и нареканий у заказчика нет. Благодаря новому стенду можно проводить комплексные испытания, чтобы оценить оборудование с точки зрения его характеристик и безопасности. То есть появилась возможность проверить комплекс параметров в одном месте, что важно. Ведь тестирование на 100 % гарантирует, что это оборудование надежно и соответствует всем предъявляемым к нему требованиям. А его надежность, добавлю, зависит и от режимов эксплуатации, и от технического обслуживания.
Этот значимый федеральный проект, направленный на обеспечение технологической независимости России, был осуществлен при господдержке (1,3 млрд рублей вложил Минпромторг РФ, около миллиарда — «Росатом»). Большое участие в его реализации приняли петербуржцы: НИИЭФА, компания «Криогазтех», проводившая проектные работы, монтаж технологического и испытуемого оборудования, а также пусконаладку, АО «Трест-68», компании «Строймодуль» и «Фарма».
Несмотря на пандемию, общими усилиями удалось вовремя построить и запустить этот объект. А сложности возникали на каждом этапе — от проектирования до поставок оборудования. Все стадии согласования проекта мы тоже прошли вовремя — благодаря помощи Алексея Лихачева, гендиректора «Росатома».
С проблемами в пандемию столкнулись и поставщики. Добавьте сюда транспортный коллапс и закрытые границы. Но благодаря соблюдению графика монтажа и компенсирующих мероприятий мы сумели вписаться в сроки и имеем теперь испытательную площадку с самой большой в мире из всех установленных на таких же объектах системой хранения криогенных жидкостей. Поэтому испытания на ней можно проводить дольше, чем на подобных стендах в США и Японии. Это объект, более чем на 90 % состоящий из отечественных комплектующих. В его состав входят энергоцентр, системы управления стендом и измерения параметров испытуемого оборудования, хранения жидкого азота и СПГ, жидкостных и газовых испытаний…
Не секрет, что нефтегазовые компании России свои СПГ-проекты осуществляли с привлечением иностранных партнеров. Поэтому стенд выполнен так, чтобы результаты проводимых на нем испытаний соответствовали зарубежным стандартам. А для этого часть компонентов, входящих в системы энергообеспечения, контроля и управления стендом, а также часть арматуры системы хранения пришлось закупать у иностранных производителей. При этом НИИЭФА не только участвовал в проектировании и строительстве стенда. Институт также спроектировал и произвел уникальный электродвигатель мощностью 14 МВт, который используется в качестве привода испытуемого компрессора отпарного газа.
Для стенда была создана и особая криогенная запорно-регулирующая арматура. «ОКБМ Африкантов» разработало для него высоконапорный насос, позволяющий создавать нужное давление и расход при испытании жидкостных детандеров. Это и другое оборудование, изготовленное при выполнении проекта, можно предлагать на рынке как самостоятельные продукты.
На самой же площадке смогут испытывать свои разработки (десятки единиц оборудования в год) «Атомэнергомаш» и другие российские компании. Этот стенд открыт и для зарубежных производителей. Хотя говорить о портфеле заказов пока рано, поскольку это абсолютно новый для России объект.
Пусть и дальше договариваются с пиндосами и молятся на них.
