proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2022 год
  Агентство  ПРоАтом. 25 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[16/08/2011]     К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии

В.Г.Вереземский, нач. лаборатории «Исследования ресурса оборудования» ВНИИАЭС

17 августа 2011 года исполняется два года с момента аварии на Саяно-Шушенской ГЭС, опубликован окончательный Акт расследования причин аварии. Однако отсутствует ясность, что явилось толчком к началу аварии и вследствие какой или каких сил разрушились шпильки крепления крышки турбины, сила на разрыв которых почти в 7 раз превышала силу действующую на крышку турбины  в начале эксплуатации и раза в два превышала их статическую прочность в момент перед аварией.


В обстоятельной работе [1] описано начало протекания аварии с позиции баланса статических сил перед аварией и в ходе её развития.

Отмечено следующее:

– «закрытие направляющего аппарата турбины началось в 8:13:22;

– движение частей агрегата вверх после разрыва шпилек зафиксировано в 8:13:25,2 ;

– разрыв произошел при штатно протекающем процессе закрытия, постоянной частоте вращения агрегата и сравнительно малом повышении давления 14 – 15 м, характерном для такой скорости закрытия НА;

–     до  8:13:25,2  … не было условий и …не зарегистрировано никаких нештатных электрических и механических сигналов, кроме повышенных вибраций турбинного подшипника, которые наблюдались задолго до аварии».

По данным [1] из 49 найденных шпилек (всего 80) у 43 были старые усталостные трещины, которые возникли в разное время.

Вопрос:  из-за какого воздействия?

Площадь усталостного излома шпилек составил от 0 до 100%. Эти шпильки, да и те которых не обнаружили, по всей видимости, просто «ожидали» условий и момента, при которых могли разрушиться.

Для одновременного  разрыва шпилек необходим был гидравлический удар большой силы, который не был зафиксирован.

Этот важный момент обойдён в Акте расследования, а потому возможно повторение подобных аварий как на самих агрегатах Саяно-Шушенской, так и на других ГЭС[1].
Наиболее вероятным представляется следующий сценарий и интерпретация трендов на рис.1 (аналог рис.3 из [1])  зафиксированных параметров до момента начала аварии.


Рис.1. Тренды параметров ГА2 (сверху вниз)
- Мощность генератора,
- Угол раскрытия лопаток НА,
- Напряжение на одной из фаз.

Разрушение шпилек, по всей видимости, произошло не одновременно.

Шпильки перегружались поочерёдно за один оборот рабочего колеса (подобно останавливающемуся волчку) от совместного действия жесткой конструкции состоящей из вала и крышки турбины.

Вибрация за многие годы эксплуатации оказала сильное негативное влияние не только на шпильки, но и на промежуточные и индивидуальные сервомоторы на крышке турбины. В частности,  на элементы связи между промежуточными и индивидуальными сервомоторами управления лопатками НА.

На записях  положения штоков  сервомоторов при предпоследнем и последним (17 августа 2009 г.) закрытием НА, которые представлены на рис.1 отчетливо видно, что непосредственно перед началом развития аварии произошла смена движения на открытие штока индивидуального сервомотора.

Зафиксирована остановка процесса закрытия НА и начало открытия одной или нескольких лопаток НА, после чего запись оборвалась.

Смена процесса «закрытие» на открытие  НА произошла из-за разрушения какого-то связующего элемента между промежуточными и индивидуальными сервомоторами, скорее всего, от воздействия вибрации.

Через  мгновение рабочее колесо оказалось под действием мощного асимметричного потока, который нарушил вертикальность оси вала гидроагрегата из-за чего крышка турбины, жестко скреплённая через подшипник с валом, начала поочередно перегружать «здоровые» и поврежденные усталостью шпильки и разрывать их. Всё произошло в течение ~ 0,5 с, то есть за один оборот.

Срыв крышки и выход воды в атмосферу шахты занял 1 – 1,5с (около 8:13:27) и произвёл «первый хлопок». Далее короткое замыкание, вызванное касанием ротора и статора – «второй хлопок». Эти хлопки, следующие один за другим, удовлетворительно соответствуют изложенной версии начала аварии.

Остаются важные вопросы, на которые необходимо ответить, каким образом и почему шпильки и детали сервомоторов оказались настолько повреждены усталостью,  причём тут вибрация, а также возможно ли прогнозировать степень усталостного повреждения шпилек и оценивать риск (вероятность) их разрушения в процессе эксплуатации.

Для ответа на такие и подобные  вопросы ещё в 1990 и 1991 годах были опубликованы принципы вероятностной методики расчёта на циклическую прочность и долговечность [2-6]. Эта методика позволяет осуществлять прогнозирование параметров надёжности металла оборудования энергетических установок, а также выполнять расчёты риска разрушения металла в напряженных точках и оценивать остаточный гамма-процентный ресурс.

В монографии 1982 года [7, стр.148] отмечается, что «наибольший интерес представляет сочетание низкочастотной высокоамплитудной нагрузки, изменяющейся в пределах заданного уровня номинальных напряжений, и высокочастотной низкоамплитудной нагрузки, носящей характер дополнительного вибрационного фона».

Там же, «наложение на малоцикловую высокоамплитудную нагрузку пульсирующих нагрузок малой амплитуды и большой частоты приводит к существенному снижению долговечности».

И ещё, «экспериментальное исследование этих вопросов и разработка теоретических моделей, описывающих условия разрушения при бигармоническом нагружении, является  одной из главных задач изучения кинетики усталостного разрушения».

К тому же вопросу, в монографии 1985 года [8, стр. 180-181] утверждается следующее.

«По обобщению многочисленных экспериментальных данных многих авторов, проводивших усталостные испытания при нерегулярном нагружении на большом числе образцов ошибка в оценке долговечности при расчете по линейной гипотезе суммирования усталостных повреждений может доходить до 5 – 10-кратной (не в запас долговечности)».

«Расчет по коэффициентам запаса прочности при нерегулярном нагружении, менее предпочтителен, по сравнению с расчетом на долговечность по параметру вероятности разрушения, так как расчетные значения коэффициентов запаса не дают представления о надежности и долговечности детали».

В настоящее время, широко используется предположение, что за один цикл с σа при режиме σа=Const структура металла получает абстрактное повреждение равное а=1/[N], где [N] среднее разрушающее число циклов. Эта детерминированная гипотеза наиболее распространена и носит название правило линейного суммирования повреждений.

Гипотеза позволяет оценивать долговечность, но результаты расчётов не подтверждаются экспериментально, даже для двух нагрузок приложенных в разной последовательности [9].

Пока не удаётся преодолеть устоявшийся консерватизм и найти пути разрешения сложившейся ситуации.

Уже действует Федеральный закон «О техническом регулировании», который требует переход на вероятностные оценки безопасности и риска, но нет политической воли высшего руководства, которое решило бы разобраться и сдвинуть проблему с мертвой точки.
Вибрация сопровождала эксплуатацию ГА2 практически всегда, поэтому первая очень малая вероятность повреждения и образования маленьких трещин в металле шпилек появилась сразу же после пуска в эксплуатацию.

Вполне возможно, что первые усталостные трещины стали появляться в шпильках ещё 10–15 лет назад. Однако семи кратный запас статической прочности и новые сервомоторы не позволяли ранее развиться  аварийному состоянию со 100% риском разрушения.

К моменту аварии многие шпильки уже были поражены усталостными трещинами, другие только копили повреждения и в них готовы были появиться трещины, но для всех и сразу усилий не хватало.

Роковую точку поставил отказ какого-то элемента сервомотора, произошло слабое нажатие на спусковой крючок[2], вал и крышка турбины стали разрушать уже сильно пораженные шпильки последовательно за один оборот вала в течение ~ 0,5 с.
Заключение
Для предотвращения подобных ситуаций необходимо разрабатывать on-line системы прогнозирования долговечности (остаточного ресурса) и использовать вероятностный подход к расчету циклической прочности и долговечности с оценками гамма-процентного ресурса.

Этот специальный анализ при прогнозировании остаточного ресурса, живучести и безопасности крупного оборудования  необходимо проводить на основе реальных функций распределения разрушающих чисел циклов металлов, которые являются физико-механическими характеристиками металлов, особенно для области много цикловой усталости возникающей от вибрации [10].
Использованные источники
1. Берлин В.В., Муравьёв О.А. Технические аспекты аварии на втором агрегате Саяно-Шушенской ГЭС, // Гидротехническое строительство, 2010, №10.
2. Вереземский В.Г. О прогнозировании показателей надежности малосерийного и уникального оборудования. Надежность и контроль качества, 1990, №9, с. 53-61.
3. Вереземский В.Г. Вероятностное суммирование усталостных повреждений. Проблемы машиностроения и надежности машин, АН СССР, 1991, №3, с. 67-72.
4. Динамика и прочность водо-водяных энергетических реакторов, Серия «Исследования напряжений и прочности ядерных реакторов» Отв. ред. Н.А.Махутов, М., Наука, 2004, 440 с.
5. Вереземский В.Г. Предельные состояния при расчетах на циклическую прочность и оценках ресурса, Химическое и нефтегазовое машиностроение, №7, 2006, с. 33-36.
6. Вереземский В.Г. Cтатистика прочностных свойств металла и её влияние на представление об усталостной долговечности элемента конструкции, Химическое и нефтегазовое машиностроение, №2, 2007, с. 38-42.
7. Карзов Г.П., Леонов В.П., Тимофеев Б.Т. Сварные сосуды высокого давления, Л., Машиностроение, 1982, с. 287.
8. Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность, «Основы проектирования машин», Справочник, М., Машиностроение, 1985, -224 с.
9. Коллинз Дж. Повреждения материалов в конструкциях. Анализ. Предсказание. Предотвращение. Москва. «МИР». 1984, :»; с.
10. Вереземский В.Г. Вопросы взаимосвязи предельных состояний по циклической  долговечности, надёжности и риску разрушения оборудования объектов повышенной опасности, Химическое и нефтегазовое машиностроение, №6, 2008, с. 39-43.


[1]  Ежегодная смена 800 шпилек на всех турбинах может вскоре утомить и инициировать процесс продления их срока службы на основе действующих процедур и методик расчета на циклическую прочность.

[2]  Статья в ПроАтом в октябре 2009 г.

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Безопасность и чрезвычайные ситуации
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Безопасность и чрезвычайные ситуации:
О предупреждении аварий на сложном объекте

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 5
Ответов: 3


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 14 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 16/08/2011
Чернобыльская и Фукусимская аварии не должны были произойти чаще, чем 1 раз в 10млн лет. По-видимому с вероятностными расчетами вероятностей отказов и, в особенности, отказов по общей причине что-то не клеится. В закон виртуальные задумки вставить поторопились,  а с реальной жизнью это никак не вяжется. Вообще Закон о техническом регулировании с обеспечением безопасности сложных технических систем никак не вяжется. Бюрократические уловки.


[ Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 16/08/2011
В результате подробного изучения информации, которая просачивалась из интернета по следам событий пришел к однозначному выводу, что исходным событием дальнейшего их развития вплоть до аварии был халтурный ремонт, а точнее халтурное крепление крышки турбины. Потом, с нарастанием вибраций, количество усталостных циклов и амплитуды механических нагрузок в шпильках росли по экспоненте, пока не наступила цепная реакция разрушения.


[ Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 16/08/2011
Normal 0 21 „Схема причинно-следственных связей возникновения аварии гидроагрегата №2“  СШ ГЭС представлена на сайте http://bikol.narod.ru/schemapss.jpg [bikol.narod.ru] .
Схема разрушения гидроагрегата №2 изображена на сайте http://bikol.narod.ru/agregatlmz.jpg [bikol.narod.ru] .


[ Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 17/08/2011
Причина 260486, аварии на СШГЭС, Фукусиме одна - мракобесное назначение и кручение правящей глистой стадной макаки несуществующего в природе регулировочного диапазона энергоемких объектов. Об этом писал Безлепкин - наиболее разбирающийся в своем деле опытный специалист, почему его и следует, на мой взгляд, рекомендовать на место руководителя энергетической отрасли (если, конечно, от нее после чубайсизации что-то останется).


[
Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 17/08/2011
В результате реформы под управлением Чу.. пришел не хозяин ,а наемный менеджер. Вот и весь ответ. А хозяина интересует лишь финансовый результат, и некуда он вкладываться и не собирается. Но не отчаивайтесь, это не только в России, это во всем мире, может быть, за исключением транс-национальной корпорации "Китайская народная республика".Пу.. - это просто один из  директоров по снабжению ГСМ мировой транснациональной элиты...Атомная энергетика в РФ нужна лишь для того, чтобы экономить газ и "чудовищно" воровать на этапе инвестирования под дикие проекты, а дальше "трава - не расти"..., хвостов не найдете...


[ Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 17/08/2011
"Хвосты" - то, как раз останутся.Больше Жизни, Друзья! Нам не нельзя останавливаться на достигнутом! Больше мира! Больше социализма!Нас ждет блистательное будущее - Олимпиада, саммит АТЭС, чемпионат мира по футболу, Универсиада! Товарищь Пу и группа товарищей еще плотнее сплотившись вокруг него смело ведут отсталую крестьянскую страну к светлому постиндустриальному Завтра!  Больше оптимизма, товарищи! 


[ Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 17/08/2011
ФАС продлила на 2 месяца рассмотрение просьбы ВНИИАЭС о покупке центра "Атом-инновации"Размер шрифта:  1 [www.oilru.com]  2 [www.oilru.com]  3 [www.oilru.com]  4 [www.oilru.com]    
 ВОТ ЭТО ОХРЕНЕТЬ!!! «Нефть России» [www.oilru.com], 16.08.11, Москва, 17:37    Федеральная антимонопольная служба (ФАС) России продлила на два месяца рассмотрение просьбы ОАО "Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" (ВНИИАЭС) о приобретении 100% ООО "Центр "Атом-инновации", говорится в сообщении ФАС.
 
ФАС приняла решение продлить срок "в связи с необходимостью получения дополнительной информации, необходимой для принятия по нему решения".
 
ВНИИАЭС занимается научно-исследовательской и проектно-конструкторской работой в сфере безопасной и эффективной эксплуатации атомных станций.
 
Центр "Атом-инновации", являющийся центром по управлению инновационной деятельностью Росатома, создан для развития отраслевой инновационной инфраструктуры и трансфера передовых технологий атомного энергопромышленного комплекса.ВОТ ЭТО-ДА-ААА!!! ВОТ ЭТО ОХРЕНЕТЬ!!! ВНИИАЭС продал эту Атом- Инновацию фонду Мулюкова за 10 тысяч рублей, а теперь будет у него выкупать пустышку, за много десятков или сотен миллионов. ВОТ ЭТО КРУТО!!!


[ Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 18/08/2011
Чему тут удивляться? Уже скоро как 100 лет так поступает ЧАСТНАЯ (!!!) ФРС (Федеральная Резервная Система) в США. Она печатает доллары и на них покупает весь мир. Т.е. на приобретение ВСЕГО В МИРЕ тратит лишь бумагу и краску... Видимо в Росатоме появились знатные последователи славной традиции ФРС, с теми же приёмчиками.


[
Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 23/08/2011
вы совершенно правы и это везде где есть деньги и особенно где их можно провести как борьбу за безопасность


[
Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 18/08/2011
В России все самые страшные техногенные аварии последнего времени являются рукотворными. И здесь не надо искать "стрелочника" и последнюю лопнувшую "шпильку".  Виновата система, позволяющая менеджерам извлекать максимальную прибыль любыми средствами. Неисправное оборудование, самолеты, пароходы эксплуатируются за явной чертой минимальной безопасности с благословения коррупционных надзорных органов в угоду золотому тельцу. И никакие косметические меры, вроде судебных процессов, штрафов, условных (очень редко реальных) сроков не могут изменить этой тенденции. Нужны кардинальные меры.


[ Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 18/08/2011
Ключевая фраза: коррумпированные надзорные органы


[
Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 18/08/2011
Больше оптимизма,товарищи!Больше молодцеватости!


[
Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 22/08/2011
Владимир Григорьевич!

Как ознакомиться с работами? Можно ли где то скачать?
Второе - эти методики позволяют назвать оиентировочный срок on-line наступления отказааварии и указать что имено ломается?

Это всего два вопроса от производственника с АЭС, которому надо элементарно упредить начало аварии!

С уважением.
Инженер


[ Ответить на это ]


Re: К II годовщине трагедии на СШ ГЭС: версия причины и начала аварии (Всего: 0)
от Гость на 22/08/2011
Виновата система, позволяющая менеджерам извлекать максимальную прибыль любыми средствами.
---------------------------------------------------------------
Это основа их деятельности! А за 300% прибыли они готовы и войнушку коммерческую устроить, ну например как на Кавказе  в 1995 году устроили. Причем весь кавказ сразу переехал в Москву жить и деньги зарабатывать, а там воевать наемников нашел...


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.12 секунды
Рейтинг@Mail.ru