GAS TURBINES EXPERIMENTATION COMPLEX

COMPLEX DE EXPERIMENTARE TURBOMOTOARE

Descriere

O cercetare de înaltă calitate presupune standuri moderne de experimentare, echipate corespunzător. În vederea alinierii cercetării româneşti la standardele europene, în domeniile prioritare aerospaţial, enegie şi mediu, Institutul National de Cercetare - Dezvoltare Turbomotoare COMOTI urmăreşte creşterea capabilităţilor de cercetare, cât şi a competitivităţii.

Complexul de Experimentare Turbomotoare (CexT), utilizat în cercetările de înalt nivel ştiinţific privind testarea motoarelor de aviaţie de ultimă generaţie şi a motoarelor de aviaţie şi industriale ale viitorului, este format din următoarele construcţii majore:

• Celulă de experimentare testare motoare turboreactoare în gama 0 – 10.000 daN, construcţie metalică reamplasată;
• Celulă de experimentare grupuri de putere în gama 0 – 5,2 MW, clădire nouă din beton armat, în construcţie (TV2, TA-2, TURMO, TV3);

• Celulă de experimentare turbopropulsoare echipate cu elice de puteri 500-4000 kW, diametrul incintei de experimentare este de 8000 mm;
• Clădire multifuncţională (cameră de comandă, cameră combustibili lichizi, birouri, cameră pregătire motor pentru experimentări, atelier metrologic, magazii, grup sanitar şi vestiare) cu instalaţie electrică de forţă şi iluminat general şi de siguranţă, instalaţie de apă şi canalizare, instalaţie de căldură şi climatizare.

Activitatea complexului de experimentare turbomotoare este de diagnosticare, monitorizare sau certificare, prin testare pe stand, în vederea efectuării de cercetări termo-gazodinamice, experimentării de soluţii noi constructive, atestării calităţii turbomotoarelor. Această activitate se concretizează în lucrări complexe pentru:

• generatoare de gaze - provenite prin transformare din turbomotoare de aviaţie: generator de gaze AI20 GM, care a echipat un grup turbocompresor de gaze naturale din STC ONEŞTI, DISTRIGAZ;

• grupuri de putere cu turbină liberă – provenite din turbopropulsoare de aviaţie, din care s-a separat turbina liberă: grup de putere TL 36, care echipează grupuri turbocompresoare de gaze naturale din STC Vinţu de Jos şi Siliştea, DISTRIGAZ;
• grupuri de putere turbocompresoare – formate din grupuri de putere cu turbină liberă care acţionează unul sau două compresoare: grup de putere TG 45, care echipează grupuri turbocompresoare de gaze naturale din STC Băţanii Mari, DISTRIGAZ şi grup comprimare gaze naturale GTC 1000, instalat în STC Ţicleni, OMV PETROM;

• grupuri cogenerative – formate din turbomotoare de aviaţie, transformate pentru a funcţiona cu gaz natural, care antrenează prin intermediul unui reductor, un generator electric, gazele provenite în urma arderii fiind trecute printr-un cazan recuperator pentru producerea de energie termică sub formă de apă caldă sau abur tehnologic: grup cogenerativ GTE 2000, instalat la TERMICA Botoşani

Dotare tehnică

Pentru desfaşurarea activităţii, CExT are o dotare tehnică deosebită, comparabilă cu instalaţiile similare ale instituţiilor de renume din domeniu, concretizată în instalaţii tehnologice specifice, adaptate pentru o gamă largă de tipuri de turbomotoare:

• instalaţii de ungere şi răcire, de prealimentare cu gaz natural şi combustibil lichid, de disipare a sarcinii (frâne: hidraulice, gazodinamice, termogazodinamice şi electrice), de aer instrumental, de demaraj electric şi pneumetic, de dozare combustibil, cuplaje specifice, instalaţii electrice de forţă, amortizoare de zgomot, separatoare ulei/aer, filtru vas separator; instalaţie de comprimare gaz natural cu sistem de comandă integrat; componente reductor TV3; carcasă compresor şi capac multiplicator;

• console de comandă şi control de ultimă generaţie, cu sisteme de instrumentare a parametrilor pentru culegere de date, avertizare şi protecţie, sisteme de detecţie gaze; automat programabil, PLC (Programmable Logic Controller), cu 80 de intrări analogice, 8 ieşiri analogice, 64 de intrări numerice, 64 de ieşiri numerice, care are ca rezultat îmbunătăţirea modului de achiziţie a datelor (acurateţe, viteză de achiziţie);

• sistem de achiziţie de date modern, format dintr-un echipament de procesare a informaţiilor şi un echipament de măsurare a presiunii; aceste sisteme, de tip modular, conţin toate elementele necesare achiziţiei şi procesării tuturor tipurilor de semnale; frecvenţa de eşantionare a sistemului electronic este de maxim 500 kHz, ceea ce reprezintă vârful actual în domeniul experimentării pentru regimuri tranzitorii.

Aparatura din dotare este achiziţionată de la firmele cu tradiţie în domeniul aviatic şi sunt agreate de mai toţi producătorii de turbomotoare din lume. Echipamentele din dotarea CExT au necesitat verificări, revizii si reparaţii, retehnologizare, noi adaptări, modernizare, pentru obţinerea de performanţe superioare, în conformitate cu noile cerinţe. Datorită evoluţiei şi înnoirii tehnologiilor de testare/atestare/certificare, s-a implementat utilizarea de sisteme de achiziţie de date, prelucrarea informatizată a datelor şi a unor traductori de performanţă, pentru rezultate de acurateţe ridicată. Utilizând metode de verificare - precum software pentru determinarea vibraţiilor, analiza spectrală şi alte prelucrări- se pot rezolva o serie de probleme, precum compensarea dezechilibrelor masice, estimarea duratei de viaţă şi a fiabilităţii, gradul de uzură, care concură la alcătuirea programului de revizii şi reparaţii.

O problemă de actualitate, de importanţă majoră o constituie cea a mediului, a protecţiei acestuia. Ca şi alte organisme ce desfasoară activităţi economice, industriale, în mod explicit şi complexul de experimentare turbomotoare va implementa politica de protecţie a mediului prin dotarea şi amplasarea unor echipamente noi, eficiente, care să reducă gradul de poluare sonoră cât şi chimică a ambientului. Echipamente ca: amortizoare de zgomot şi separatoare ulei/aer (eficienţa recuperării uleiului din vaporii rezultaţi în timpul funcţionării este de 95%), vor fi amplasate în zonele corespunzatoare de efectuare a experimentărilor, dar şi în cadrul produselor la beneficiari.

Beneficiari

Prin facilităţile pe care le prezintă, CExT a fost şi va putea fi utilizat de diverse entităţi interesate să efectueze activităţi de cercetare-dezvoltare-inovare-producţie. El este accesibil pentru desfăşurarea de cercetări, încercări, experimentări şi activităţi didactice de laborator în domeniile turboreactoarelor, turbopropulsoarelor, turbomotoarelor cu putere la ax şi microturbomotoarelor pentru toate instituţiile de cercetare şi învăţământ superior din Romania, cât şi pentru companiile interesate din afara Romaniei. COMOTI asigură suportul experimental necesar tinerilor specialişti în formare pentru elaborarea de proiecte de diplomă şi de doctorat. În acest context, COMOTI colaborează cu Facultatea de Inginerie Aerospatială, Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Materialelor din cadrul Universităţii Politehnica Bucureşti şi Academia Tehnică Militară. COMOTI poate pune la dispoziţia entităţilor cu profil aviatic, TURBOMECANICA Bucureşti, TAROM, ROMAVIA, IAR Ghimbav şi AEROSTAR Bacău, compexul de experimentare turbomotoare pentru efectuarea de teste/experimentări.

Până în prezent I.N.C.D.Turbomotoare COMOTI a desfăşurat cercetări pentru realizarea de grupuri de putere cu turbomotoare în gama 0,7 – 2,5 MW, folosind turbomotoare aeroderivative sau industriale, fiind singura unitate de cercetare – dezvoltare cu rezultate practice din domeniu în România. Grupurile de putere cu turbomotoare au fost experimentate pe standurile din institut şi apoi valorificate în cadrul unor aplicaţii tehnico-economice. Utilizatorii economici care vor beneficia în continuare de serviciile CExT sunt marile companii care au în dotare grupuri turbocompresoare şi cogenerative: DISTRIGAZ, OMV PETROM SA, TERMICA Botoşani, TRANSGAZ.

În cadrul CExT s-au desfăşurat în ultimul an mai multe proiecte naţionale de CDI:

În cadrul Planului National de Cercetare- Dezvoltare şi Inovare II, PNCDI II:

• SOLTURB, Scopul proiectului este de a valorifica biogazul prin utilizarea lui în turbomotore aeroderivative. În cadrul proiectului COMOTI a realizat o instalaţie de simulare a biogazului prin amestecarea în proporţii optime a gazului natural cu CO2 şi a testat în cadrul CExT motorul TV2 modificat pentru funcţionarea cu biogaz.

• SICOGEN, Sistem integrat turbomotor - postardere, de reducere a noxelor şi creştere a eficienţei la centralele cogenerative pe combustibili gazoşi.
• MEMOCEN, Metode moderne de reducere a poluării şi creştere a eficienţei la centralele cogenerative cu turbine cu gaze şi turbocompresoarele de comprimare a gazelor naturale.

În cadrul programului NUCLEU, Cercetare de excelenţă, aplicativă şi experimentală, în domeniul maşinilor paletate, contribuţie la realizarea convergenţei cu aria de cercetare a UE în anul 2010, având durata 2009-2011, s-au desfăşurat 14 proiecte care au implicat utilizarea CExT.

Prin capacităţile sale de experimentare într-o gamă largă de turbomotoare, CExT prezintă o ofertă foarte variată şi, mai ales, la preţuri atractive pentru piaţa europeană. Un exemplu concludent al alinierii CExT la cerinţele internaţionale din ultimii 3 ani îl constituie contribuţia infrastructurii la proiecte internaţionale de anvergură:

• ABRANEW (Noi materiale abradabile/ abrazive pentru îmbunataţirea eficienţei energetice a turbinelor cu gaze NE5-20001-00411), realizat în parteneriat (alături de : Nuovo Pignone SPA Italia; Bremer Institut fuer Angewandte Strahltechnik Germania; Cranfield University Marea Britanie; The Imperial College of Science, Technology and Medicine Marea Britanie; Consorzio Interuniversitario Nazionale di Scienza e Tecnologia di materiali Italia; Office National D’Etudes et Recherches Aerospatiale Franta; Sulzer Meteo AG Elvetia; Teer Coatings LTD Marea Britanie şi Turbocoating SPA Italia) şi finanţat prin PC 5 de UE, în care INCD Turbomotoare COMOTI a participat cu această infrasctructură pentru testarea pe stand a rotorului nemodificat, pentru a stabili referinţa şi, respectiv, a rotorului şi carcasei cu depunerile corespunzatoare pentru stabilirea eficienţei acestora;
• TEENI (Dezvoltarea de noi tehnologii pentru reducerea zgomotului de evacuare la motoarele de elicopter), în cadrul PC 7; http://www.xnoise.eu/index.php?id=383 . Coordonatorul proiectului este Turbomeca (FR) iar INCD Turbomotoare COMOTI participă ca partener alături de ANOTEC (ES), AVIO (IT), DLR (DE), EPFL (CH), INASCO (HE), Microflown Technologies (NL), ONERA (FR), TCD (IE). În cadrul acestui proiect infrastructura CExT este utilizată la realizarea testelor necesare comparării zgomotului de evacuare al motoarelor de elicopter pentru diferite soluţii tehnologice propuse;
• SILENCER (Reducerea poluării sonore produsă de aeronave pentru diminuarea semnificativă a impactului acesteia asupra comunităţilor umane), finanţat prin PC 5, în care Snecma (Franţa) a fost coordonator iar COMOTI a participat, alături de DLR (DE), prin realizarea şi controlul pieselor, mai exact a rotorul monobloc (tehnologie blisk) din aliaj de titan, http://www.xnoise.eu/index.php?id=85 .

De asemenea, au fost testate următoarele modele funcţionale, modele experimentale sau produse supuse omologării, în cadrul unor programe dezvoltate până în 1989: model experimental grup de putere echipat cu turbomotor VIPER 632 modificat cu cameră inversată, cu funcţionare pe motorină, pentru nave maritime militare; model experimental microturbomotor 100 daN, proiectat şi executat integral în COMOTI, pentru echiparea avioanelor ţintă; prototip turbomotor cu turbină liberă TV 0-100, în colaborare cu TURBOMECANICA, destinat elicopterului K14; model experimental turbopropulsor TP1, destinat avionului mediu curier în concepţie românească, IAR 701.

Complex de experimentare turbomotoare, noua locaţie

Clădire multifuncţională realizată în cadrul proiectului MODERNIZAREA ŞI DEZVOLTAREA BAZEI LOGISTICE PENTRU UN COMPLEX DE EXPERIMENTARE TURBOMOTOARE / EXTURBO, finanţat din fonduri structurale, prin programul Capacităţi

Celula de experimentare motoare turboreactoare, noua locaţie

Construcţia complexului de experimentări turbomotoare

Complexul este destinat experimentării turbomotoarelor de aviaţie şi industriale.

Echipamentele şi dotările permit testarea turbomotoarelor de aviaţie cu putere la ax (care sunt de obicei destinate elicopterelor) şi turbomotoarelor industriale destinate aplicaţiilor energetice (cogenerare, antrenare compresoare de gaze etc.) cu puteri pâna la 5200kW. La alegerea echipamentelor au fost vizate următoarele turbomotoare de pe piaţă: Pratt&Whitney ST6, ST18 şi ST40; Klimov TV2-117 şi TV3-117; Turbomeca Turmo, etc.

Celula pentru turboreactoare permite testarea turbomotoarelor de aviaţie în gama 0-10.000 daN ce pot fi echipate cu postcombustie.