Plzeň není jen dobré pivo, ale i špička energovývoje

Turbíny se v Plzni vyrábějí už více než jedno století, od roku 1911 i turbíny vlastního designu. Za tu dobu si plzeňská "Škodovka", která instalovala turbíny ve více než 60 zemích světa, získala na domácím i zahraničním trhu významné stabilní postavení jako dodavatel parních turbin, turbosoustrojí i vybavení celých strojoven včetně zákaznického servisu, a svou pozici si hodlá udržet.

V roce 2006 byla Škoda Power v hodnocení prestižního časopisu Power Engineering uvedena mezi šesti největšími výrobci parních turbín na světě - v současnosti firma vyváží 70 % produkce. V tendrech na zahraničních projektech se úspěšně prosazuje i v konkurenčním souboji s renomovanými firmami v oboru dodavatelů energetických zařízení jako jsou např. Siemens, Alstom, MAN apod.

TRNITÁ CESTA ZA ÚSPĚCHEM

Po problematickém období 90. let 20. století, kdy neúspěšná privatizace koncernu Škoda způsobila technologické zaostávání a ztrátu know-how, přinesl vznik Škoda Holding a.s. v roce 2000 a příchod Appian Group stabilizaci a rozvoj společnosti, což umožnilo i značné investice do vývoje i nových technologií, do vybavení projektových i výrobních oddělení, např. do modernizace výrobního zařízení. Digitalizace jednotlivých procesů umožnila firmě poskytovat svým zákazníkům kompletní služby od primárního návrhu po samotnou realizaci zakázky v kvalitě srovnatelné s nabídkou jiných světových výrobců.

Firma vsadila na vlastní výzkum a vývoj, což vyžaduje silné investiční zázemí (do výzkumu a vývoje dává firma každoročně 5% z tržeb), ale nabízí zajímavé možnosti. Přitom se nebrání ani spolupráci se společnostmi, které jsou, přísně vzato, jejími konkurenty. Škoda Power soustavně investuje do výrobního zařízení a technologií. V letech 2003 - 2005 investovala 260 mil. Kč, další investice ve výši 730 mil. Kč jsou naplánované v letech 2006 - 2008 (např. pořízení moderních CNC center), plus investice určené pro modernizaci experimentální laboratoře: 130 mil. Kč. Souhrnně hodlá společnost investovat do vývoje v následujících letech 860 mil. korun, což by se mělo projevit v dalším zlepšení kvality, vyšší efektivnosti, navýšení potřebných kapacit, a také vyšší produktivitě.

EXPERIMENTÁLNÍ LABORATOŘ SVĚTOVÉ ÚROVNĚ

V současné době využívá Škoda při výzkumu řadu zařízení, která jí umožňují testovat vyrobené komponenty v podmínkách věrně simulující skutečný provoz. Jedná se např. o parní turbínu o výkonu 1 MW a 10 MW, dále pak o parní stend určený ke zkoušení ucpávek, stend pro mechanické zkoušení ucpávkových materiálů, vzduchový stend pro měření ztrát ve výstupních hrdlech nebo zařízení pro zkoušky erozního opotřebení. Nově budovaná experimentální laboratoř, která má zahájit provoz v září letošního roku, bude zařízení, které ředitel charakterizuje jako světovou špičku. Zahrnuje mj. dvě pokusné parní turbíny, Campbellův stroj na testování vibrací lopatek a umožní zkoušet nová řešení pro nové typy lopatek, provádět kompletní dynamické analýzy. Firma si od ní slibuje i zvýšení konkurenceschopnosti v oblasti účinnosti turbin, zefektivnění výzkumných prací, a v neposlední řadě i šanci získat perspektivních absolventy technických oborů, pro které je možnost práce v moderním výzkumném středisku silnou motivací. "Univerzitní výzkum není příliš zaměřen na potřeby průmyslu, sháníme i studenty z jiných oborů, např. mechaniky. Lidi, které jsme potřebovali do vývoje jsme sehnali, ale konstruktéři jsou na tom hůře," konstatuje ředitel výzkumu a vývoje Karel Duchek.

ÚSPĚCH ZAČÍNÁ VE VÝVOJI

Výzkum a vývoj ve Škoda Power je zaměřen na oblast turbiny a strojoven s nadkritickými parametry, dále pak turbín určených pro jaderné elektrárny o výkonu 500 až 1100 MW, industriálních turbin s výkonem do 150 MW nebo výzkum dlouhých lopatek posledního stupně, nové 3D lopatky a další komponenty určené pro vnitřní průtokové části turbín.

Mezi zajímavá technická řešení patří modernizace turbin v Jaderné elektrárně Dukovany, kde provedené změny turbin umožnily snížit měrnou spotřebu tepla na výrobu elektřiny o 3,56 % proti původnímu stavu a zároveň se prodloužila životnost turbin o dalších 25 let. Navíc provedené úpravy (použití moderních relokovaných rotorů s modulovým lopatkováním a nové technologie výroby rozváděcích lopatek s odsáváním vlhkosti) vedly ke zvýšení výkonu turbosoustrojí, které dosáhlo 460 MW oproti původním 440 MW, což znamená zvýšení efektivity provozování o 4,5 %.

TURBÍNA S NADKRITICKÝMI PARAMETRY

Jednu z hlavních oblastí, na které se zaměřuje současný výzkum ve společnosti Škoda Power, jsou nadkritické turbiny. Projekt turbin s nadkritickými parametry není ve světě ojedinělý - celkově je v různých zemích světa přes 500 nadkritických bloků o výkonu od 200 do 1200 MW, z toho největší počet (cca 240) připadá na teritoria bývalého SSSR, a na USA (164bloků), s několika desítkami následují Evropa (cca 60) a Japonsko (cca 50). A právě v těchto turbínách vidí Škoda Power jeden ze směrů budoucího vývoje energetiky - a tudíž i významnou tržní příležitost, na kterou je potřeba být připraveni. Před několika lety uspěla firma se svým projektem na výzkum turbin s nadkritickými parametry v grantovém řízení Ministerstva průmyslu a obchodu, a zároveň získala podporu z EU. To umožnilo nastartovat vývoj novinky, která představuje v ČR zatím ojedinělý projekt turbíny o výkonu 660 MW a více, pro teploty vyšší než 600°C a tlaky vyšší než 280 bar, s 3000 otáčkami za minutu a s termickou účinností 51,3-51,8 %. Klíčovými parametry nové turbiny 660 MW jsou kritický tlak: 22,13 MPa, a kritická teplota: 374,15°C.

Základní konfiguraci nového produktu převzala Škoda z úspěšného designu 500MW turbiny, která byla použita např. v čínské elektrárně Šen Tou. Při vývoji turbiny vhodné pro 660 MW blok spolupracovali plzeňští vývojáři s řadou zahraničních partnerů, např. z USA, Velké Británie, Ruska nebo Německa a některých zahraničních vysokých škol, ale na projektu se významně podíleli i čeští odborníci, např. ze Západočeské univerzity, ČVUT Praha, VÚT Brno nebo ÚT AV ČR.

V současné době má firma připravenu kompletní projektovou, konstrukční a technologickou dokumentaci a letos by se měla zahájit výroba. Zároveň uskutečnila Škoda jednání o dodávkách základních součástí nadkritické turbiny s výrobci, kteří mají velké zkušenosti s výrobou dílů s nadkritickými hodnotami, jako je např. společnost Saarschmiede a Voest Alpine. Tyto firmy dodávají komponenty renomovaným společnostem v daném oboru, jako jsou Siemens nebo Alstom. Prvky, jako např. výkovky rotorů, odlitky turbínových těles, odlitky a výkovky pro ventily nebo lopatkový materiál, jsou vyrobeny z moderních žárupevných materiálů, certifikovaných pro provoz v nadkritických teplotách podle příslušných norem EU.

"SUPERLOPATKA" V ITALSKÉM STŘIHU

K úspěšným projektům vývojového střediska patří i vývoj oběžné lopatky s délkou 1220 mm. Na výzkumu se podílela italská firma Ansaldo a univerzita ve Florencii. Jde o dosud nejdelší lopatku, kterou se Škodě Power podařilo vyrobit (do jaderné elektrárny Temelín dodala Škoda lopatku s délkou 1050 mm), která díky svým unikátním rozměrům umožňuje navýšit účinnost nízkotlaké části turbíny o 3 %. Novinka, která je výsledkem vývoje moderně tvarovaného NT lopatkování a zvládnutí nového způsobu vazby lopatek má o 20 % větší průtočností než lopatka pro Temelín (12 m² - ETE 10 m² - 200 MW, 500 MW: 6,5 m²). V praktickém nasazení bude znamenat úsporu investic pro velké bloky, pro velké paroplynové projekty je prakticky nutností. Její vývoj přišel na téměř 30 miliónů Kč.

Co činí "superlopatku" jedinečnou, není jen tvar, ale i jak je navržena z hlediska proudění, což vyžadovalo sladit desítky módů, v nichž bude pracovat, a podle toho vyladit lopatkové kolo. I když je tlak páry nízký (lopatka pracuje v podstatě v podtlaku), jsou tam vysoké rychlosti - prakticky transsonické, tzn. rychlejší než zvuk, což vyžaduje správně navrhnout konstrukci ze statického i dynamického hlediska, a vyladit celou lopatku, resp. dynamické kolo, aby nevznikaly nebezpečné kmitočty.

A skutečnost, že se na jejím vývoji podílela konkurence? "Spolupráce s konkurencí je občerstvující, přináší nové nápady, přístupy a řešení. Ve finále záleží hlavně na tom, jak je dělána smlouva, a jak se partneři budou dělit o výsledek," říká Karel Duchek.

(joe)