Zamechowskie turbiny ciepłownicze to energetyczne maszyny wirujące o zakresie mocy elektrycznej do 150 MW. Turbiny takie produkują zarówno energię elektryczną jak i ciepło potrzebne do celów grzewczych oraz innych celów technologicznych. Zamech wyspecjalizował się w projektowaniu i produkcji tego typu turbin, osiągając po kilku dekadach mistrzowski poziom. Takie turbiny to prawdziwy majstersztyk. Otacza je wiele ciekawych historii, którymi dziś będę chciał Was zainteresować.
Historia zaczyna się na początku lat 50. XX w. kiedy to Zamech otrzymał od „Wielkiego Brata” pomoc techniczną w wyprodukowaniu pierwszej turbiny ciepłowniczej TC25. Udało się to w 1956 r. i na bazie wówczas zdobytych doświadczeń powstał niebawem szereg zamechowskich wariacji pierwotnego rozwiązania w tym przede wszystkim TP20 w roku 1960, TC30 w roku 1961, TP32,5 w roku 1967 oraz TC32 i TP30 w roku 1969. Nikt wówczas jeszcze nie wiedział, że turbiny te – oparte na radzieckiej myśli technicznej – przejdą do historii Zamechu jako turbiny ciepłownicze pierwszej generacji.
RWPG – czyli jak przekuć problem w sukces
Aby lepiej zrozumieć tę historię, należy pamiętać o kontekście polityczno-ekonomicznym czasów PRL. W obu tych aspektach Polska była uzależniona od ZSRR. Narzędziem do pełnienia nadzoru gospodarczego w „krajach demokracji ludowej” była Rada Wzajemnej Pomocy Gospodarczej (RWPG), w której panowała ścisła reglamentacja praw do budowy turbin parowych i dość wyraźny podział kompetencji technicznych. Oczywiście producenci radzieccy utrzymywali niekwestionowany prymat, co dawało im pierwszeństwo, czasami wręcz monopol w rozwoju oraz promowaniu swoich rozwiązań konstrukcyjnych i swoich produktów przy budowie energetyki w poszczególnych krajach bloku wschodniego.
Na początku lat 60. XX w., w ramach RWPG zaczęto „koordynować” działania projektowe i produkcyjne w poszczególnych przedsiębiorstwach z krajów socjalistycznych, które zajmowały się produkcją turbin parowych. Istniało więc na przykład silne lobby ZSRR i CSRS, w efekcie czego kraje te próbowały ograniczyć możliwości innych państw do produkcji turbin o mocy poniżej 100 MW, wykazując, że oto duże jednostki już przecież są u nich dostępne (na przykład 200 MW w LMZ) i nie ma potrzeby rozwijania ich gdzie indziej. Poniekąd dla przeciwwagi Zamech nawiązał i otrzymywał dość silne więzi z NRD-owskim Bergman-Borsig, które też „skazane było” przez wspomniane lobby na mniejsze turbiny własnej konstrukcji.
W ten sposób warunki, w jakich przyszło działać Zamechowi, z jednej strony ograniczały jego samodzielność, ale z drugiej stworzyło szansę do kompensowania tego deficytu w innym obszarze. Tym innym obszarem stały się turbiny ciepłownicze, gdzie Zamech miał praktycznie nieograniczoną swobodę. I szansę tę Zamech w pełni wykorzystał, tworząc swoją własną szkołę turbin ciepłowniczych.
Turbiny ciepłownicze drugiej generacji
Już wkrótce zdobyte doświadczenia wykorzystano do rozwoju całkowicie własnych konstrukcji turbin ciepłowniczych. Przykładem tego mogą być przeciwprężne turbiny przemysłowe 13UP28,5-1 oraz 13P32,5- 8, których pierwsze egzemplarze od roku 1967 trafiały do Elektrowni Blachownia. Ich konstrukcja była jak na tamte czasy nowoczesna, a osiągnięte parametry eksploatacyjne potwierdziły wysokie kompetencje techniczne Biura Konstrukcyjnego Turbin Parowych. Skonstruowano je w Dziale Studiów i Rozwoju prowadzonym przez dra Leszka Parysa (pokazany wraz z Kamilem Czwiertnią we fragmencie filmu z roku 1967 pomiędzy 1:30 – 2:00), który był ich głównym projektantem. W wydaniu „Głosu Zamechu” z grudnia 1967 r. turbiny te nazwano „największym osiągnięciem myśli konstruktorskiej Zamechu”. To właśnie one zapoczątkowały drugą generację turbin ciepłowniczych opartych przede wszystkim na zamechowskiej myśli technicznej.
Końcówka lat 60. i lata 70. były bogate w kolejne konstrukcje, które miały być instalowane w miejskich elektrociepłowniach m.in. w Łodzi, Bielsku-Białej, Gdańsku, Gdyni, Bydgoszczy td. Poprzez skojarzoną produkcję energii elektrycznej i cieplnej elektrociepłownie te lepiej zabezpieczały potrzeby miast w zakresie dostawy ciepła grzewczego w zimie oraz dostawy ciepłej wody i energii elektrycznej przez cały rok. W wyniku współpracy między Energoprojektem i Zamechem powstała koncepcja dwóch standardowych bloków ciepłowniczych BC50 i BC100 z turbinami Zamechu o mocy 50-55 MW i 100-110 MW. Pierwsza grupa była reprezentowana przez takie turbiny jak 13UP50, 13UP55, 13UP65, 13P55, 13P65. Do drugiej należały między innymi turbiny 13P110 i 13UP110.
Mniej więcej w tym samym czasie powstały na potrzeby krajowe turbiny ciepłownicze kondensacyjno-upustowe typu 13UK125-6 i 13UK125-0 oraz pochodne, które eliminowały niedostatki maszyn TK120. Oprócz tego powstawały jednostkowe maszyny o symbolach 9UP32, 9UP22, 9UP25, 6UP25, 13UK32 i 9UP30.
Wszystkie te rozwiązania charakteryzowały się co najmniej dwustopniowym podgrzewem wody sieciowej, dającym poważne korzyści ekonomiczne w porównaniu z turbinami upustowo-kondensacyjnymi typu TC25 i TC30, oferującymi jednostopniowy podgrzew wody. Inne szczególne cechy maszyn ciepłowniczych drugiej generacji to stopnie wylotowe z rozdzielnym przepływem, tarcze kierownicze z regulowaną przelotnością (tzw. tarcza regulowana). Zostały one opracowane i opatentowane przez Biuro Konstrukcyjne Zamechu i były wykorzystywane w projektowaniu turbin przeznaczonych do pracy w energetyce skojarzonej, która stała się w międzyczasie bardzo w Polsce rozpowszechniona.
Energetyka skojarzona wymagała od turbozespołów elastycznej pracy w różnych reżimach – kondensacyjnym, przeciwprężnym, upustowym, ciepłowniczym. To z kolei wymagało coraz bardziej skomplikowanych i wielowariantowych obliczeń i analiz dla sprawdzenia, czy wszystkie kryteria termodynamiczne, wytrzymałościowe, dynamiczne dla pracujących w zmiennych warunkach komponentów są spełnione. Dotychczasowe narzędzia, takie jak suwak logarytmiczny, mechaniczne liczydła (arytmometry), czy pierwsze elektryczne kalkulatory przestały wystarczać ze względu na wysoką pracochłonność oraz niesatysfakcjonującą dokładność. Potrzebne były coraz bardziej zaawansowane narzędzia obliczeniowe z zastosowaniem komputerów. W latach 60. XX w. Zamech zatrudnił więc matematyków, którzy wdrażali nowoczesne metody obliczeniowe programowane na kolejnych maszynach liczących - Elliot 803B, UMC-1, Odra 1305, IBM 350, …
Fińska przygoda
Oddzielną grupę turbin ciepłowniczych drugiej generacji stanowiło pięć turbin wyprodukowanych w latach 1973-1976 dla fińskich elektrociepłowni. Należy zaznaczyć, że był to pierwszy w historii Zamechu kontrakt na dostawy turbin do kraju europejskiego spoza „bloku wschodniego”, zdobyty wraz z Centralą Handlu Zagranicznego Megadexem i PTHZ Elektrim, w zaciekłej konkurencji z innymi światowymi producentami. Konstruktorzy Zamechu zetknęli się wówczas z bardzo wysokimi wymaganiami jakościowymi fińskiego klienta, co wymusiło poprawę procesów w biurze i fabryce.
Każda z turbin była inna i wymagała indywidualnego podejścia do szczególnych oczekiwań zamawiającego. Tak powstały unikalne konstrukcje:
- 11UK35 – wyprodukowana w 1973 r. dla Elektrociepłowni (EC) Savela w mieście Yväskyli,
- 18UK135-0 – wyprodukowana w 1974 r. dla EC Kymijärvi w mieście Lahti,
- 11P60-0 – wyprodukowana w 1974 r. dla EC Martinlakso w mieście Vantaa,
- 9UK75 – wyprodukowana w 1975 r. dla EC Mertaniemi w mieście Lappeenranta,
- 11P68-0 – wyprodukowana w 1976 r. dla EC Toppila w mieście Oulu.
„Fińskie maszyny” to emanacja zamechowskich maszyn ciepłowniczych drugiej generacji. Zastosowano w nich wiele finezyjnych, nowatorskich, a nawet pionierskich rozwiązań, które zostały objęte wieloma patentami z zakresu konstrukcji i metod wytwórczych. Ich prawdziwy wysyp przypadł na lata 1970-1977. Jednocześnie zamechowscy konstruktorzy otrzymywali nagrody i wyróżnienia za te udane konstrukcje. Najbardziej spektakularnym sukcesem była zespołowa nagroda państwowa w dziedzinie techniki II stopnia z roku 1978. Jej laureatami byli: Leszek Parys (pośmiernie), Kamil Czwiertnia, Zdzisław Ferdyn, Marian Frajkopf, Marian Kocząb, Zdzisław Miszczuk, Wacław Nadziakiewicz, Benedykt Nowodworski, Tadeusz Orzeł i Andrzej Piechota.
Czas na turbiny ciepłownicze trzeciej generacji
Naznaczona kryzysem paliwowym końcówka lat 70. XX w. narzuciła znaczne ograniczenia inwestycyjne w budowie elektrowni i elektrociepłowni. Zmusiło to konstruktorów Zamechu do poszukiwania rozwiązań tańszych inwestycyjnie i bardziej sprawnych niż dotychczasowe dwuwirnikowe konstrukcje drugiej generacji. W 1976 r. zostały opracowane koncepcje jednowirnikowych turbin ciepłowniczych o mocach od 30 do 100 MW. Dzięki zastosowaniu coraz bardziej sprawnych profili łopatkowych oraz dzięki „wysileniu” komponentów zaczęły powstawać zwarte/kompaktowe i materiałooszczędne konstrukcje, które wykazywały się bardzo dobrymi parametrami eksploatacyjnymi. Przykładami tych rozwiązań technicznych są turbiny 7C50 i 7UC60, które zamontowano w miejsce wysłużonych maszyn o mocy 55 MW produkcji Skody i Alsthom w elektrociepłowniach w Czechowicach i Bytomiu. Do tej samej rodziny turbin ciepłowniczych reprezentujących trzecią generację należą turbiny 13UC100 zainstalowane w 1979 r. w Elektrociepłowni Wrocław oraz 13UC105 zainstalowane w latach 1986–87 w Elektrociepłowniach Poznań i Łódź.
Przeprowadzone w drugiej połowie lat 80. XX w. badania wykazały znaczne zapotrzebowanie na jednokadłubowe turbiny ciepłownicze, które miałyby możliwość pracy w trybie pełnej kondensacji. Pod kierownictwem Wojciecha Naumowicza powołano zespół techniczny do opracowania modułowej koncepcji takich turbin. Doczekały się one ponad 10 aplikacji w czasach pozamechowskich, co jest dowodem na ich wysokie walory techniczne.
Na zakończenie
Turbiny ciepłownicze rozsławiły Zamech w kraju i w Europie. Były to konstrukcje wysokosprawne i niezawodne. Elastycznością i szerokim polem pracy przewyższały zwykłe turbiny kondensacyjne. Układ regulacji takich turbin ma bardziej skomplikowaną i bardziej wyrafinowaną strukturę niż zwykłe turbiny kondensacyjne. Można by to przyrównać do odbiornika stereofonicznego w suwakami basów, sopranów, balansu w kontekście zwykłego radia monodźwiękowego, które ma tylko jedno pokrętło głośności.
Na zakończenie pozwolę sobie wyrazić (niczym niepodszyty) żal, że nigdy – ani w czasach Zamechu, ani w czasach jakie nastąpiły po nim – Elektrociepłownia Elbląg nie zamówiła u elbląskiego producenta takiej właśnie turbiny…
Daniel Lewandowski
PS .Do innych moich związanych tematycznie z Zamechem artykułów można dotrzeć wpisując w przeglądarce „zamech*portel”. Zapraszam do współpracy i kontaktu pod adresem daniel.lewandowski1967@gmail.com