ОАО «Авиадвигатель», стремясь идти в ногу со временем, активно внедряет компьютерные технологии в процессы проектирования авиационных двигателей, ГТУ и объектов промышленного применения. Одним из значительных результатов, достигнутых в этой области, является разработка и применение методологии электронного макетирования обвязки газотурбинных установок, агрегатов и электростанций, позволяющей обеспечить качественно новый уровень проектирования трубопроводных коммуникаций (ТК).

Суть процесса проектирования обвязки с использованием электронных макетов такова. После согласования технического задания и получения пневмогидравлических схем систем двигателя или объекта промышленного применения (ОПП), а также компоновок его основных узлов и блоков (отсеков) выполняется компоновка трассировки коммуникаций на плоскости. При проектировании обвязки двигателя компоновка выполняется на «развертке» его корпусов, при обвязке блоков ОПП - в соответствующих ортогональных проекциях. Параллельно ведется сборка базового электронного макета (ЭМ)  двигателя или ОПП с использованием геометрических моделей (ГМ) корпусов изделия и блоков ОПП, заимствованных и новых агрегатов и узлов, формирующих зону проектирования обвязки.

На этом же этапе выпускаются чертежи и ГМ новых деталей арматуры и крепежа. Следующим шагом становится компонование ТК на электронном макете с использованием системы Unigraphics в модуле UG/Routing. При этом конструктор, исходя из рациональности общей компоновки трубопроводов с агрегатами и технологическим оборудованием, согласует с разработчиками соответствующих узлов необходимые уточняющие изменения относительно их первоначального облика.  При необходимости проверяется возможность гибки труб на станке с ЧПУ и выполняется расчет прочности и собственных частот трубопроводов с использованием прикладных программ, разработанных специалистами «Авиадвигателя».

После согласования и утверждения компоновки оформляется чертеж трубопровода. Файл чертежа впоследствии используется при подготовке производства и при изготовлении трубопровода в цехе.

Преимущества полномасштабного электронного проектирования по сравнению с натурным очевидны:

  1. Существенно уменьшаются затраты времени и средств на создание обвязки двигателей и установок.
  2. Обеспечивается эффективное сопровождение обвязки в процессе серийного производства.
  3. Упрощается доступ к конструкции обвязки широкого круга специалистов, принимающих участие в проектировании, изготовлении и обслуживании двигателей.
  4. Данный метод проектирования исключает необходимость хранения и сопровождения сотен и тысяч «железных» эталонов трубопроводов, а также изготовления стационарных стапелей для них.
  5. Открываются новые перспективы в создании и использовании эксплуатационно-технической документации, в частности, создание технических карт в форме видеоряда.

За последние 7-10 лет в Перми на электронных макетах отработана конструкция трубопроводных коммуникаций пяти новых двигателей: авиационного ПС-90А2 и промышленных ПС-90ГП-2А, ПС-90ЭУ-16А, ПС-90ГП-25, Д-30ЭУ-2; спроектированы десятки комплектов трубопроводов, включающих от 5-10 до 50-120 наименований, для обеспечения применения серийных двигателей семейств ПС-90ГП и Д-30ЭУ в составе различных газотурбинных установок газотранспортного и энергетического назначения. Полностью выполнено на электронных макетах проектирование трубопроводных коммуникаций электростанций семейства «Урал», трубопроводных коммуникаций для энергоблоков ГТЭС-10П по договору с ОАО «ВАРЗ-400», энергоблоков ЭГЭС-12С по контракту с ОАО «Лукойл-Западная Сибирь», ГТЭС-16ПА для ТГК-9 (ТЭЦ-13 п. Гайва). В настоящее время выполняется электронное макетирование трубопроводных коммуникаций ГТЭС-25 для ОАО «Башкирэнерго».  Это стало возможным только благодаря применению методов проектирования обвязки с использованием электронных макетов, методик и программ, разработанных специалистами ОАО «Авиадвигатель».

Кроме того, отработано множество местных изменений ТК серийных двигателей с целью повышения их надежности и ресурса. Так, например, была разработана конструкция крепления гидро-пневмоклапанов и ряда трубопроводов для ГТУ с электрогидропневматической системой управления. Для повышения надежности опоры роликоподшипника турбины высокого давления ПС-90А разработана конструкция крепления воздухо-воздушного теплообменника и необходимых трубопроводов.

Электронный макет двигателя Д-30ЭУ-10

Среди множества преимуществ электронного макетирования перед натурным главным является интегрирование процесса проектирования обвязки в процесс проектирования основных узлов и систем. Это позволяет своевременно учитывать и согласовывать требования всех заинтересованных субъектов, а также прорабатывать несколько вариантов конструктивных решений. Примером тому стало проектирование электростанций, компоновка расположения агрегатов и технологического оборудования которых была определена с учетом рационального размещения магистралей трубопроводов. При проектировании ТК на электронном макете Д-30ЭУ-10 удалось своевременно рассмотреть проблемы компоновки расположения агрегата КА-30Г и принять своевременные меры по их решению.

Фрагмент трубопроводных коммуникаций
двигателя Д-30ЭУ-10

Снижение трудоемкости проектирования и внедрения трубной обвязки в серийное производство предоставляет возможность решать задачи по проектированию необходимого количества объектов в более сжатые сроки. На данный момент автоматизированы многие процессы: создание чертежей, выполнение расчетов на прочность и малоцикловую усталость материалов трубопроводов, проверка возможности их гибки на станке с ЧПУ, создание ГМ трубопровода по результатам измерений. Кроме этого автоматизированы: ввод данных и создание управляющего алгоритма для трубогибочных станков, создание карт сборки универсальных сборочных приспособлений. Технология изготовления трубопроводов, спроектированных методом электронного макетирования, была передана «Пермскому моторному заводу» и с 2004 года успешно используется в серийном производстве.

Разработка указанных выше программ и методик стала возможной благодаря общим усилиям группы специалистов отдела внешних систем, отделения информационно-вычислительных систем, отдела главного технолога, механического цеха опытного производства «Авиадвигателя», а также отдела главного технолога и цеха изготовления трубопроводов «Пермского моторного завода». Необходимо отметить особенный вклад в эту работу специалистов: начальника бригады отдела систем автоматизированного проектирования Ильи Повышева и инженера-конструктора Андрея Любимцева.

В планах конструкторского бюро - создание информационно-поисковой системы деталей арматуры и крепежа трубопроводов, усовершенствование под собственные нужды модуля UG/Routing. В стадии разработки находится технология беccтапельного изготовления трубопроводов и ряд других важных мероприятий по снижению стоимости трубопроводов для двигателей и объектов промышленного применения.

Ильдар НУТФУЛЛИН,
заместитель начальника отдела внешних систем ОАО «Авиадвигатель»