История кафедры Паровых и газовых турбин

Введение

Первым высшим учебным заведением в г. Иваново-Вознесенске (ныне г. Иваново) стал Иваново-Вознесен­ский политехнический институт (ИВПИ), созданный по инициативе Михаила Васильевича Фрунзе на базе Рижского политехнического института (РПИ) в 1918 году по декрету В.И. Ленина. Впоследствии ИВПИ было при­своено имя М.В. Фрунзе. Учебные занятия начались с октября 1918 года на 6 факультетах.

В 1930 году Президиумом ВСНХ СССР было приня­то постановление о создании отраслевых институтов. Именно с этого времени начал свое самостоятельное существование Ивановский энергетический институт (ИЭИ), образованный на базе инженерно-механиче­ского факультета ИВПИ.

История становления кафедры паровых и газовых турбин

Кафедра тепловых двигателей (ТД), а ныне паро­вых и газовых турбин, по праву свой отсчет начинает с 1921 года (рис. 1), когда ее впервые возглавил выдаю­щийся ученый того времени Вячеслав Владимирович Сушков. В эти годы начинается подготовка первых энергетиков для зарождающейся отечественной энер­гетики. В 1926 году выходит в свет учебник В.В. Сушкова «Техническая термодинамика», выдержавший шесть изданий и переведенный на многие иностранные языки. Затем издаются «Двигатели внутреннего сго­рания» и «Основы теплопередачи». В разные годы того времени Вячеслав Владимирович занимал различные должности, включая и должность ректора, а его акаде­мическая деятельность по праву вписана в ряд создате­лей российской школы технической термодинамики.

В 1933 году были образованы два факультета: тепло­технический и электротехнический. В этом же году в Ивановский энергетический институт был пригла­шен профессор Владимир Николаевич Беляев (Томский технологический институт), который впервые организо­вал курсовое и дипломное проектирование по паровым турбинам.

С 1938 года начала создаваться лабораторная база по гидравлике, насосам, турбомашинам.

В годы Великой отечественной войны кафедра не прекращала выпуск специалистов, перейдя на учеб­ный план с сокращенным сроком обучения — 3 года и 4 месяца. Звездный период кафедры

В 1946 году институт перешел в ведение вновь обра­зованного Министерства высшего образования СССР. В 1947 году был открыт энергетический факультет, впос­ледствии переименованный в факультет промышленной теплоэнергетики (ПТЭФ); теплотехнический факультет был переименован в теплоэнергетический (ТЭФ).

В это период кафедру возглавил Кауль Рафаил Алек­сандрович, ученый с неординарной судьбой. Выпус­кник МЭИ, он в 1936 году поступает в аспирантуру и одновременно работает старшим инженером-конструк­тором на Ленинградском металлическом заводе (ЛМЗ).

В 1941 году защитил кандидатскую диссертацию, а когда МЭИ был эвакуирован (г. Лениногорск, Казах­стан), он исполнял обязанности заведующего кафедрой вместо Андрея Владимировича Щегляева. Немец по национальности, он в 1944 году был выслан из Москвы в г. Новосибирск, откуда по ходатайству В.А. Кирил­лина, возглавлявшего в то время Комитет по науке и тех­нике при Совмине СССР, ему было разрешено переехать в г. Иваново.

С его приходом кафедра ТД становится одной из веду­щих на теплоэнергетическом факультете. Он совершен­ствует методическую работу, курсовое и дипломное проектирование. В эти годы развиваются научно-иссле­довательские работы, определившие на долгое время направленность работы кафедры на совершенствование режимов работы турбоустановок.

Начиная с 1968 года, преподаватели, как правило, проходили через аспирантуру при кафедре ПГТ МЭИ. Подготовка велась по всем научным направлениям: Б.Э. Капелович, Л.Д. Яблоков, В.И. Никитин, А.В. Анти­пин, В.Г. Работаев, С.А. Панков (рук. Г.С. Самойлович, М.Е. Дейч — газодинамика турбомашин); В.Г. Шошин (рук. А.Г. Костюк — динамика и прочность турбома­шин); В.А. Сергеев (рук. Г.С. Смельницкий — регулиро­вание и маслоснабжение паровых турбин); B.C. Рабенко (рук. Г.А. Филиппов, О.А. Поваров — газодинамика двухфазных сред турбоустановок АЭС).

Программа обучения студентов по кафедре ПГТ ИЭИ включала большой перечень специальных дисцип­лин для всесторонней и углубленной подготовки высо­коквалифицированных инженеров: паровые турбины; газовые турбины; компрессоры, вентиляторы, насосы; вспомогательное оборудование ТЭС; газодинамика тур­бомашин; динамика и прочность турбомашин; эксплуа­тация паровых и газовых турбин; регулирование турбин; монтаж, наладка и испытания паровых турбин; ремонт паровых турбин; конденсационные установки.

В этот период лаборатории турбомашин и газодина­мики при поддержке ряда ТЭС и Калужского турбин­ного завода (КТЗ) были оснащены большим количеством натурных стендов, на которых проводились как научные исследования, так и лабораторные работы: по аэроди­намике проточных частей турбомашин, регулирова­нию паровых турбин, динамике и прочности, монтажу, наладке и испытаниям.

Научно-исследовательские работы (1970 — 1982) выполнялись по заказам ТЭС и турбостроительных заводов (КТЗ, ЛМЗ, ХТГЗ) и включали следующие направления:

1. Исследования и оптимизация частичных режимов ПТУ на численной модели методом теплового расчета турбины от конечных параметров пара (Конаковская, Костромская ГРЭС).

2. Исследования теплового состояния корпусов паро­вых турбин в пусковых и остановочных режимах на чис­ленной модели (ЛМЗ, Костромская ГРЭС).

3. Оптимизация режимов работы конденсационных установок теплофикационных турбин при подогреве сетевой воды во встроенных пучках конденсаторов (ТЭС Башкирэнерго).

4. Модернизация маслобаков паровых турбин эрлифтными воздухоотделителями (ТЭС Башкирэнерго, Литовская ГРЭС).

5. Натурные аэродинамические исследования и про­чностные расчеты влияния технологических отклоне­ний в турбинных решетках (КТЗ).

Преподавателями кафедры велась большая работа по совершенствованию учебно-методического обеспе­чения специальности.

В связи с постоянным совершенствованием средств вычислительной техники и повышением ее быстро­действия появились возможности реализации полно­масштабной модели энергоблока с расчетом большого объема моделируемых процессов реального времени.

Совершенствование методики моделирования позволило на серийных ПЭВМ реализовать принципи­ально новую модель энергоблока, которую уже можно рассматривать не как тренажер для подготовки опе­раторов, а как исследовательский полигон для совер­шенствования АСУ ТП блока (рис. 3). Такая работа вы­полнена впервые совместно с ФГУП НИИТеплоприбор (Москва) и ОАО «Электроцентроналадка» (г. Иваново). В результате всережимная модель блока (прототип — газомазутный моноблок 300 МВт филиала ОАО «ОГК-3» «Костромская ГРЭС») была соединена с АСУ ТП блока на базе программно-технического комплекса (ПТК) «Квинт». Открывающиеся перспективы позволяют реа­лизовать задачу полной автоматизации режимов работы энергоблоков ТЭС в том числе и пусковых.

В настоящее время ведутся подготовительные работы по созданию подобного тренажера для подготовки операторов парогазовой установки (ПГУ), который станет научной и учебной базой для исследовательских, практи­ческих и лабораторных работ по профилю специальности.

Настоящее и будущее кафедры ПГТ

Каковы перспективы развития кафедры в ближай­шем будущем? Ответить на этот вопрос весьма пробле­матично. Да, научно-педагогический и лабораторный потенциал теплоэнергетического факультета, в состав которого входит кафедра ПГТ, достаточно основатель­ный. Однако затянувшийся период выживания высшей школы породил целый ряд проблем, которые требуют срочного решения уже на государственном уровне.

«Кадровый голод». Надо признать общую угрожаю­щую тенденцию старения коллектива высшей школы в целом. Безусловно, прежде всего, это касается выпус­кающих кафедр, состоящих из носителей уникальных знаний в узкопрофессиональных областях. Низкий уро­вень материального достатка, отсутствие мотиваций, жизненной стабильности при работе только на учебный процесс приводят к вымыванию преподавательских кол-

лективов и отторжению молодого поколения от педаго­гической деятельности в высшей школе. Отечественные частные фирмы и представительства зарубежных фирм энергетической направленности сейчас в буквальном смысле охотятся за выпускниками с инженерным дипло­мом дефицитных специальностей энергетических вузов. Сохранение преемственности качества преподаватель­ских кадров высшей школы 21-го столетия — это уже неотложная государственная задача.

Материально-техническая база. Аудиторная и стен­довая лабораторная база ветшает и устаревает. Средств на ее содержание, обновление и развитие у вуза в совре­менных условиях не хватает. Вынужденное повальное перепрофилирование лабораторной базы на компью­терные виртуальные модели численного эксперимента не всегда оправдано с точки зрения качества получе­ния знаний и приобретения практических навыков.

Реформа высшей школы. Вхождение в Болонский процесс и переход на преимущественную подготовку бакалавров и магистров, очевидно, будет достаточным для общетехнических специальностей. При этом можно предполагать, что энергетика в созданной широкой сети корпоративных учебных центров «доучит» бакалавров под свои «местные условия». Однако в наступивший про­тиворечивый период стремительно развивающихся тех­нологий, с одной стороны, и вынужденного продления срока эксплуатации обширного парка оборудования, отработавшего установленный срок службы, с другой, такие виды профессиональной деятельности, как про-ектно-конструкторская, исследовательская, диагности­ческая, наладочная, производственно-технологическая, требуют более глубокой профессиональной подготовки дипломированного специалиста.

Реализация всех этих вопросов лежит в плоскости более тесной связи с энергетикой.

В заключение надо отметить, что подготовка дип­ломированных специалистов в ИГЭУ по специальности 140503.65 «Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели» восстановлена. Основные задачи: совер­шенствование процесса подготовки, создание современ­ного учебно-методического обеспечения и лабораторной базы, переход на новый стандарт подготовки без потери качества — успешно решаются коллективом возрожден­ной кафедры.

Советская ошибка или парогазовая пауза

В 70-е — 80-е годы прошлого столетия в высшей школе стало преобладать мнение о необходимости реор­ганизации кафедр для подготовки специалистов «ши­рокого профиля». Причиной этому стали нарастающие тенденции перехода к традиционной газовой пароси­ловой теплоэнергетике и атомной энергетике. Узкопро­фильные кафедры, выпускающие специалистов по паро­генераторам ТЭС и паровым и газовым турбинам, не вписывались в концепцию следования высшей школы за развитием энергетики этих лет. В 80-е годы прошлого столетия институт переходит на подготовку инжене­ров по новым учебным планам. В период с 1982 года по 1985 год на теплоэнергетическом факультете были реорганизованы кафедры парогенераторов и водоподго-товки (ПГВ), тепловых электрических станций (ТЭС), паровых и газовых турбин (ПГТ). В этот период реор­ганизации был расформирован и факультет промыш­ленной теплоэнергетики, готовивший специалистов по нетрадиционной энергетике. Итогом укрупнения стало образование на теплоэнергетическом факульте­те кафедры ТЭС, кафедры технологии воды и топлива (ТВТ) и новой кафедры: атомных электрических стан­ций (АЭС). В 1992 году ИЭИ принимается в ассоциацию технических университетов России, получает статус университета. В эти годы преподавателями кафедр ТЭС и АЭС, читающими лекции по турбинной тематике, ведется большая работа по компьютеризации курсового и дипломного проектирования. Выпускаются учебные пособия Б.Э. Капеловича «Эксплуатация паротурбин­ных установок» (Энергоатомиздат, 1985), Б.Э Капело­вича, И.Г. Логинова «Эксплуатация и ремонт паротур­бинных установок» (Энергоатомиздат, 1988) и Л.Д. Ябло-кова, И.Г. Логинова «Паровые и газовые турбоустановки» (Энергоатомиздат, 1988).

Возрождение кафедры паровых и газовых турбин

Давать оценку тенденциям подготовки специалис­тов для энергетики сложно, но ошибочность ликвида­ции выпускающей кафедры паровых и газовых турбин проявилась практически сразу же в дефиците удовлет­ворения заявок на распределение дипломированных инженеров-турбинистов. Статистика распределения стала свидетельствовать о неуклонно возрастающем дефиците дипломированных специалистов по паро­вым и газовым турбинам. В этот период кафедры ТЭС и АЭС немалый процент выпускников распределяли по турбинному направлению профессиональной деятельности.

В 2005 году было принято решение о восстановлении выпускающей кафедры ПГТ для подготовки инженеров по специальности 40503.65 «Газотурбинные, паротур­бинные установки и двигатели».

В 2006 году «Ивановский государственный энерге­тический университет им. В.И. Ленина» успешно про­вел лицензирование специальности и вновь приступил к подготовке специалистов по этой остродефицитной специальности.

Ядром профессорско-преподавательского коллек­тива кафедры ПГТ сегодня стал молодой коллектив учебно-научного центра тренажеров в энергетике науч­но-исследовательского сектора (УНЦТЭ НИС) ИГЭУ. Сейчас практически вновь необходимо создать учеб­но-методическую и лабораторную базу специальности, соответствующую идущим преобразованиям в энерге­тике. Безусловно, основой этого станут научно-исследо­вательские работы УНЦТЭ, необходимые для подготов­ки операторов котлотурбинных цехов тепловых электри­ческих станций.

Направление научно-исследовательских работ в настоящее время — то имитационное моделирование режимов работы энергоблоков-прототипов с воспроиз­ведением в масштабе реального времени процессов теп-логидравлики и работы АСУ ТП блоков. По заказам ряда ГРЭС (Костромская, Конаковская, Рязанская, Ново­черкасская) созданы тренажеры энергоблоков для всес­торонней подготовки операторов котлотурбинных цехов. По своей сути эти тренажеры на станциях стали рассмат­риваться персоналом в качестве виртуальных энергобло­ков, так как каждый тренажер с достаточной степенью точности воспроизводит конкретный энергоблок (энер­гоблок-прототип) станции.

На таких тренажерах (рис. 3) проводятся: противоаварийная подготовка операторов котлотурбинных цехов по самому широкому перечню ситуаций; обуче­ние ведению режимов пуска блока из различных теп­ловых состояний; подготовка к оптимальному управ­лению блоком с соблюдением высоких ТЭП при работе по коммерческому (рабочему) диспетчерскому графику нагрузки; соревнования профессионального мастерства на звание «Лучший по профессии»; экспертное оценива­ние режимов работы блока с отклонениями.

За период с 1941 года до своего расформирования в 1982 году кафедра ПГТ подготовила более 1400 высо­копрофессиональных инженеров-турбинистов, которые работали и работают на всем пространстве СНГ.

В разные годы на кафедре паровых и газовых тур­бин учились видные энергетики России: К.М. Гор­ский — начальник Главного управления энергетики юга СССР, В.В. Кудрявый — заместитель министра топлива и энергетики РФ, В.И. Баланчевадзе — генеральный директор АО «ГВЦ энергетики» ОАО РАО «ЕЭС Рос­сии», В.М. Боровков — доктор технических наук, про­фессор, заведующий кафедрой ПТЭ ЛПИ. Немалое количество выпускников занимает различные руково­дящие должности на энергопредприятиях, в том числе В.В Смирнов — генеральный директор АО «Ивэнерго», А.П. Лашицкий — директор Северной ТЭЦ ОАО «Лен-энерго», В.А. Шуляев — директор ТЭЦ-12 Мосэнерго, Ю.В. Лапин — генеральный директор АО «Пермьэнерго», Ю.П. Осипов — директор Апатитской ТЭЦ.