Специалисты СПбПУ представили проект по разработке горелочных устройств нового поколения на площадке «Газпром нефти»

Специалисты Научно-образовательного центра (НОЦ) «Цифровой инжиниринг основного оборудования химико-технологических систем» Передовой инженерной школы Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого «Цифровой инжиниринг» (ПИШ СПбПУ) представили один из проектов ключевого научно-технологического направления СПбПУ «Системный цифровой инжиниринг» (КНТН) на площадке Научно-Технического Центра «Газпром нефти» в рамках «Технологического четверга».

В  марте 2025 года по результатам представления Программы развития СПбПУ на Совете в Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого вошёл в лидирующую группу вузов-участников программы «Приоритет-2030». Согласно утвержденным Стратегии и Программе развития СПбПУ и в целях реализации программы «Приоритет-2030» были выделены 3 ключевые научно-технологические направления:

  • КНТН-1 «Системный цифровой инжиниринг»,
  • КНТН-2 «Новые материалы, технологии, производство»,
  • КНТН-3 «Искусственный интеллект для решения кросс-отраслевых задач».

В рамках каждого из них Совет по технологическому лидерству СПбПУ утвердил проекты. В числе проектов КНТН-1 «Системный цифровой инжиниринг» была определена разработка горелочных устройств нового поколения для печей пиролиза с помощью технологии цифровых двойников под руководством эксперта НОЦ «Цифровой инжиниринг основного оборудования химико-технологических систем» ПИШ СПбПУ Юрия Аристовича. Проект предусматривает выполнение нескольких этапов до 2030 года, включая определение подходов к моделированию новых горелочных устройств, разработку матрицы требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, создание компьютерных моделей прототипа (первичная, уточненная, детализированная, оптимизированная), проведение натурных испытаний опытно-промышленного образца горелочного устройства для валидации компьютерной модели,  разработку конструкторской документации и внедрение в производство.

«Результат проекта позволит оперативно и эффективно разрабатывать горелочные устройства, используемые для многотоннажного производства нефтехической продукции и обеспечить технологическое лидерство над аналогами за счет применения технологии цифровых двойников, позволяющей выполнить все необходимые испытания устройства на цифровых стендах для снижения сроков и стоимости коммерциализации и ускоренного достижения технологического лидерства», – заключил Юрий Валерьевич.

На «Технологическом четверге» Передовую инженерную школу СПбПУ «Цифровой инжиниринг» представили специалисты НОЦ «Цифровой инжиниринг основного оборудования химико-технологических систем» ПИШ СПбПУ: эксперт Юрий Аристович, главный специалист и научный сотрудник Грач Оганесян, инженер Соколов Тимофей, младший научный сотрудник НОЦ и старший преподаватель Высшей школы передовых цифровых технологий ПИШ СПбПУ Лев Миргородский.

Юрий Аристович рассказал о компетенциях ПИШ СПбПУ в области разработки горелочных устройств нового поколения в составе различных аппаратов и устройств нефтегазовой отрасли. Представленные решения способны обеспечить эффективную и экологичную работу технологического оборудования.

«Горелочные устройства и системы для основного технологического оборудования нефтегазовой промышленности – высокотехнологичные, наукоёмкие изделия, обеспечивающие конечную эффективность реакторов, технологических печей и других сложных промышленных аппаратов, работающих в условиях критических значений используемых материалов. В каждом сегменте применения на рынке присутствуют всего несколько лидирующих поставщиков. От технических и эксплуатационных параметров горелочных устройств, показателей надёжности зависит не только энергетическая эффективность, но и качество продукции. Современные методы цифрового инжиниринга, в первую очередь технология цифровых двойников, позволяют сократить путь разработки таких изделий до одного цикла с достижением опережающих целевых показателей (а это и есть определение технологического лидерства) с первого раза. Конечный результат разработки – техническая документация для изготовления изделий российскими машиностроителями с учётом их производственных возможностей», – пояснил Юрий Валерьевич.

Спикер подробно остановился на возможностях технологии цифровых двойников для высокотехнологичных предприятий:

  • эффективная проработка проектов создания новых или модернизации действующих производственных объектов;
  • выявление путей сокращения издержек и роста производительности;
  • визуализация и презентация проектных предложений;
  • проектирование, моделирование, кастомизация и оптимизация технологических процессов;
  • оптимизация пространственного расположения производственных объектов;
  • контроль точного исполнения производственных планов.

Говоря о триаде реализации цифровых двойников «цифровой (виртуальный) испытательный полигон – цифровой (виртуальный) испытательный стенд – цифровые испытания», Юрий Аристович отметил, что создание цифровых двойников позволяет проводить многократные испытания прототипа в цифровой среде без затрат на выпуск и доработку промежуточного изделия, проверить все возможные сценарии работы на виртуальном производстве. Спикер выделил, что создание цифровых двойников путем балансировки матрицы целевых показателей, требований и ресурсных ограничений, разработка цифровых (виртуальных) стендов и полигонов, а также проведение цифровых испытаний осуществляются на уникальной Цифровой платформе CML-Bench®, созданной и развиваемой инженерами СПбПУ. Процесс разработки цифровых двойников задействует высокопроизводительные мощности и развитую инфраструктуру Суперкомпьютерного центра «Политехнический».

Также эксперт НОЦ «Цифровой инжиниринг основного оборудования химико-технологических систем» ПИШ СПбПУ, руководитель ключевого научно-технологического проекта Юрий Аристович представил обзор рынка разных видов горелочных устройств и описал основные технологические вызовы этого направления. В дополнение отметим, что доклад по схожей тематике об анализе и  оценке перспектив развития современных горелочных устройств как новой отраслевой нормы, представленный инженером НОЦ «Цифровой инжиниринг основного оборудования химико-технологических систем» ПИШ СПбПУ Тимофеем Соколовым, стал одним из ключевых в рамках круглого стола «Материалы и технологий для водородной энергетики» на V Международной отраслевой конференции «Материалы и технологии в нефтегазовой отрасли», проведенной с 21 по 23 мая 2025 года  в Передовой инженерной школе СПбПУ. Это выступление также представляет промежуточные результаты первого этапа данного проекта по разработке горелочных устройств нового поколения для печей пиролиза в рамках программы «Приоритет-2030». Первый этап предусматривает, в том числе, обширное рассмотрение с технической стороны отечественных и зарубежных аналогов горелочных устройств.

Далее Юрий Аристович рассказал о реализованных проектах СПбПУ в направлении проектирования, оптимизации, изготовления и модернизации химико-технологических устройств и оборудования. Так, спикер выделил разработку эскизного проекта узла конверсии метана для опытно-промышленной установки производства водорода мощностью 45000 Нм3 Н2/ч и создание проекта горелки парокислородного риформинга для промышленной установки производства водорода мощностью 150000 Нм3 Н2/ч. Также  Юрий Валерьевич представил разработку ключевого проприетарного технологического оборудования опытно-демонстрационной установки производства водорода ОДУ-150 в интересах АО «ЦКБМ» (входит в машиностроительный дивизион Госкорпорации «Росатом» – Атомэнергомаш) для АО «НИИ НПО «ЛУЧ» (генеральный заказчик, входит в научный дивизион Росатома – «Наука и инновации»). Конструктивные решения созданных ключевых аппаратов водородных технологий оказали драйверное влияние на развитие нового поколения оборудования и будущих средне- и крупнотоннажных аппаратов водородной, нефтехимической, азотной отраслей промышленности.

В заключение выступления Юрий Аристович отметил существующий дефицит инженеров и подчеркнул важность подготовки квалифицированных кадров, обладающих компетенциями мирового уровня. В контексте обсуждения путей решения этой задачи  Юрий Валерьевич выделил реализуемую в ПИШ СПбПУ при поддержке АО «ЦКБМ» образовательную программу магистратуры «Цифровой инжиниринг основного технологического оборудования водородных технологий и энергетических систем нового поколения», которая направлена на подготовку передовых специалистов, способных создавать, рассчитывать, оптимизировать, проектировать высокотехнологичное производственное проприетарное оборудование химических технологий, в том числе производства водорода, с применением технологии цифровых двойников. Напомним, что 25 февраля 2025 года ПИШ СПбПУ и АО «ЦКБМ» открыли на базе школы лабораторию комплексных разработок основного оборудования химико-технологических и энергетических систем нового поколения с целью развития общей научно-образовательной инфраструктуры, задействованной в обучении магистрантов и необходимой для оптимальной работы над совместными проектами.

«Исполнение проекта КНТН-1 “Системный цифровой инжиниринг”, направленного на разработку горелочных устройств нового поколения для печей пиролиза с помощью передовой технологии цифровых двойников в рамках программы “Приоритет-2030” и подготовка будущих лидеров производств в Передовой инженерной школе СПбПУ “Цифровой инжиниринг” обеспечат высокий уровень синергии, которая способствует достижению технологического лидерства в нефтегазовой отрасли и химической промышленности нашей страны», – подвел итог выступления спикер.