proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2021 год
  Агентство  ПРоАтом. 24 года 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. Информация: (812) 438-32-77, E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[22/03/2021]     Саяно-Шушенская ГЭС: разрушение второго гидроагрегата, причины и сценарий

Геннадий Рассохин

Для выяснения причин катастрофы на Саянах, прежде всего, надо смотреть на обстоятельства, при которых это случилось. «Ключевым» обстоятельством является то, что в момент аварии гидроагрегата № 2 (с которого и началось разрушение станции) станция находилась под управлением регионального оператора и выполняла его команды по регулированию частоты и мощности в регионе Сибири и Дальнего Востока с учётом перетоков в европейскую часть страны через Казахстан. А главным и единственным исполнителем (солистом) этих команд был гидроагрегат № 2 (ГА-2).


О регулировании

Недостаточно выработать электроэнергию, необходимо, чтобы она имела нормальное качество – частоту и мощность. Поэтому при выработке и поставке энергии должна функционировать система регулирования этих параметров.

Процесс регулирования в масштабах всей энергосистемы разделяется на три этапа:

- Первичное регулирование частоты, обеспечивающее стабильность частоты, т.е. удержание отклонений частоты в допустимых рамках при нарушении общего баланса мощности в любой части энергосистемы;

- Вторичное регулирование, обеспечивающее восстановление нормального уровня частоты и плановых режимов обмена мощностью между частями энергосистемы или регионами;

- Третичное регулирование, под которым можно понимать оперативную корректировку балансов мощности регионов с целью оказания взаимопомощи регионам и предотвращения опасных перегрузок транзитных линий электропередачи.

Как правило,  процесс регулирования должен быть автоматическим под воздействием местных и центральных регуляторов.

В целом процесс регулирования – это мероприятие «коллективно-колхозное», системное. В нём должны участвовать все источники энергии, работающие в данный момент времени. Нахождение генераторов мощности в «холодном» или «горячем» резерве – это тоже участие в регулировании. Такой «коллективизм» преследует основную и главную цель: - агрегаты, участвующие в регулировании, не должны выходить за рамки безопасных режимов их работы.

Катастрофа на СШГЭС даёт основание полагать, что при принятии Думой Федерального Закона «Об электроэнергетике» [1], разделении энергосистемы страны на части, раздаче этих частей разным собственникам и переводе их на рыночные отношения, про организацию «коллективно-колхозной» системы регулирования частоты и мощности «забыли». Её «не продумали». Вместо неё остался частнособственнический принцип, «моя хата с краю». В интерпретации  новейшей истории России, «моя вилла на Лазурном Берегу».

Иначе чем объяснить то, что в обширном регионе с несколькими электростанциями, с большим количеством агрегатов на них, регулирование выполняет только одна электростанция. И когда на ней исчерпываются регулировочные резервы мощности по вторичному регулированию, на ней же отключается от группового регулятора (ГРАМ) один агрегат (ГА-2) и вводится в качестве источника по третичному регулированию. И, естественно, при этом на агрегате «попираются» все режимные ограничения, обеспечивающие безопасность его работы.

О режимах работы агрегата

Перед аварией на ГА-2 было «проигнорировано» два основных режимных фактора опасности:

I. По мощности агрегата.

В соответствии со Стандартом «Гидротурбины должны обеспечивать длительную работу в диапазоне мощностей от 40 до 100 % номинальной мощности для осевых поворотно-лопастных гидротурбин и от 60 до 100 % номинальной мощности - для радиально-осевых» [2, п. 1.13].

То есть, на ГА-2 с радиально-осевой турбиной при номинале 640 МВт мощность не должна была снижаться ниже 385 МВт.

Чем вызвано такое ограничение мощности. Тем (как указано в Стандарте), чтобы «обеспечивать защиту агрегата от подъема ротора гидравлическим усилием в процессе закрытия направляющего аппарата при разгоне».

Здесь физика простая, при малых расходах воды и сохранении рабочих оборотов осевая турбина, а также нижняя (осевая) часть радиально-осевой турбины переходят в режим осевого насоса (он же гребной винт, он же водомётный движитель). На турбине, вместо положительных, направленных вниз и создающих вращающий момент сил,  появляется отрицательная, направленная вверх и создающая тормозной момент сила. Опасность в том, что эта сила при определённых условиях может превысить силу веса ротора агрегата, ротор поднимается «всплывает», выбираются вертикальные зазоры между неподвижными  частями статора и частями вращающегося ротора. Происходят задевания.

Фактически утром перед аварией мощность на ГА-2 несколько раз «гуляла» в пределах от 640 МВт до 10 МВт. [фото].

II. По скорости прохождения переходных процессов.

На турбинах СШГЭС скорость изменения мощности ограничена заводом-изготовителем величиной не более 30 МВт/сек.

Это ограничение обусловлено тем, что величина сил в динамике значительно больше сил в статике [3]. 

Фактически утром 17.08.2009 года мощность агрегата в переходных процессах изменялась со скоростью 100 МВт/сек и выше [фото].

В общем, в то утро «играли» режимами ГА-2  как «на гармошке у прохожих на виду» [4 - на видео].

В версиях комиссии Ростехнадзора, расследовавшей аварию, ни один из этих факторов опасности не рассматривался. В её выводах виною всему была усталость металла шпилек крепления крышки турбины вследствие горизонтальной вибрации направляющего турбинного подшипника.

Никем не замеченная, вопреки всем существующим теориям прочности никак сама себя не проявившая, эта «напасть» копилась в течение 30-и лет. К утру 17 августа 2009 года она накопилась в виде трещин на глубину до 98% площади сечения шпилек. Утром неожиданно настаёт момент (в тысячную долю секунды), когда все 80 шпилек, расставленных по окружности диаметром 8,6 метров, разом разрываются. От неизвестно откуда взявшегося огромного давления «ГА-2 - полностью разрушается и выбрасывается из шахты. Через освободившуюся шахту ГА-2 вода начинает поступать в машинный зал станции» [5].

Такое заключение никакой критики не выдерживает: - [6], [7], [8]. Сосредоточившись на причинах разрушения только узла крепления крышки турбины и не исследовав причины разрушения остальных узлов агрегата, комиссия не смогла установить истинные причины аварии.

Что шпильки разрушились, это факт. Но не факт, что они разрушились от усталости металла вследствие вибрации направляющего турбинного подшипника.  Заключение об усталости металла шпилек специалисты НПО «ЦНИИТМАШ» выдали ошибочно, приняв силовые надрывы за усталостные трещины [6].

И не факт, что разрушение агрегата начиналось с узла крепления крышки турбины. В конструкции агрегата есть другие части, более «чувствительные» к вышеназванным факторам опасности. Прежде всего, к таким частям относится электрогенератор [фото], а точнее, его ротор.

 

Ротор (поз. 9) состоит из следующих основных элементов: вала, остова, обода и полюсов, расположенных по периферии обода.

Наружный диаметр ротора 11,8 м. по полюсам и 11 м. по ободу, а вес в собранном виде – 912 т.

Остов ротора спицевый, состоит из втулки и спиц. Спицы изготовлены сварными в виде балки двутаврового сечения с приваренными и обработанными внутренними и наружными торцевыми плитами. К втулке спицы крепятся болтами через внутренние торцевые плиты.

Обод по высоте разделяется на ряд пакетов [фото], набранных из отдельных сегментов и стянутых шпильками.

Полюсы генератора состоят из сердечника и обмотки возбуждения. Сердечники полюсов выполняется из опрессованных и стянутых между собой тонких штампованных листов электротехнической стали. С тыльной стороны сердечники имеют хвостовики таврового сечения, которые входят в соответствующие пазы обода и расклиниваются в них парными клиньями.

Закрепление обода на спицах производится парными встречными клиньями [фото], устанавливаемыми с предварительным разогревом обода. При необходимости клиньями может быть исправлена небольшая неконцентричность обода.



В нижней части обод опирается на выступы-заплечики наружных торцевых плит, а сверху он фиксируется шпонками.

В чём слабость такой конструкции. Прежде всего, в том, что конструкция спицевая. В зависимости от габаритов применяются два вида остовов ротора: дисковые и спицевые. При диаметре ротора до 4 м остов с ободом представляет единую конструкцию и изготовляется неразъемным в виде цилиндра из набора отдельных дисков, насаживаемых непосредственно на вал. При диаметре до 8 м могут изготовляться дисковые разъемные остовы, а при диаметре свыше 8 м применяются спицевые разборные остовы. Спицевые остовы роторов по сравнению с дисковыми имеют наименее надежную конструкцию и слабо воспринимают вращающий момент.

Но основная слабость этой конструкции – это слабое закрепление очень большой массы обода на остове, имеющем сравнительно небольшую крутильную жёсткость.

Полный текст статьи читать здесь.

 

 
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: 5


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 1 Комментарий | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Саяно-Шушенская ГЭС: разрушение второго гидроагрегата, причины и сценарий (Всего: 0)
от Гость на 23/03/2021
А кто подорвал шрильки?


[ 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: 0.06 секунды
Рейтинг@Mail.ru