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

[13/08/2014]     Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было

Геннадий Рассохин, Почетный энергетик России 

Чтобы понять и осмыслить случившееся на СШГЭС утром 17 августа 2009 года, когда была разрушена самая мощная в стране гидроэлектростанция и погибли 75 человек обслуживающего и ремонтного её персонала, надо ответить на три вопроса:



1. Почему разрушились шпильки крепления крышки турбины гидроагрегата № 2?

2. Почему ротор гидроагрегата весом более полутора тысяч тонн поднялся и полностью вышел из шахты турбины?

3. Почему после выхода турбины из своей камеры (камеры рабочего колеса турбины), и освобождения протока воды в нижний бьеф через отсасывающую трубу (ОТ), из шахты турбины внезапно ударил мощный фонтан на высоту 80-100 метров, снёсший три пролета перекрытия машинного зала, в считанные секунды затопивший станцию и погубивший почти весь обслуживающий и ремонтный персонал станции?

На первый взгляд все эти три события выглядят противоестественными, противоречащими законам физики:

1. Крепление крышки турбины к её статору, состоящее из 80-и шпилек диаметром 80 мм. из стали марки Ст.35, по прочности в 1,25 раза выше прочности железобетонного трубопровода, подводящего воду к турбине. При нормальной работе агрегата все рабочие усилия направлены вниз, и даже при переходных процессах запас прочности шпилек такой, что разрушение их от давления снизу невозможно [1].

2. Поток воды, действующий на крышку турбины снизу может поднять ротор агрегата только на 1 м., ротор же поднялся на высоту 6 м. [2].

3. После подъема ротора и полного освобождения проходного сечения отсасывающей трубы поток воды, падая с высоты верхнего бьефа в нижний, не должен возвращаться назад вверх на высоту 80-100 м. [3]. Были ли зафиксированы случаи, когда вода в водопаде («Ниагара» в Америке, или «Виктория»в Африке)  возвращалась назад, вверх на половину высоты своего падения?  

Назначенная Правительством комиссия Ростехнадзора по расследованию причин аварии не ответила ни на один из этих вопросов.

Не выдерживает критики ответ на первый вопрос. Выдав такое заключение о причине разрушения шпилек (усталость металла из-за повышенной радиальной вибрации турбинного подшипника [4]), комиссия не задумалась, и вряд ли может объяснить:

- почему при радиальной (горизонтальной) вибрации (колебаниях относительно положения равновесия) шпиьки не ломаются внизу (по выходе резьбы из статорного опорного кольца), а разрываются вверху под гайкой [5];

- почему есть цвета побежалости на поверхности разрывов,которые развивались по механизму усталости в течение 28 лет [6];

- почему при радиальной вибрации направление развития трещин на всех шпильках не радиальное, а тангенциальное [7];

- и др.: [8], [9].  

А подъем ротора гидроагрегата и внезапное затопление станции  комиссия (также не вдаваясь в обоснования) объяснила большим напором воды.При этом причину внезапного образования мощного фонтана из шахты агрегата комиссия вообще не исследовала.

Да, с первого взгляда всё представляется фантастикой или действием третих сил. Но если посмотреть ещё раз, то всё произошедшее выглядит совершенно естественным (но до ужаса безобразным). Всё по законам физики, ничего паранормального и никаких доселе ещё не опознанных Человечеством естественных природных явлений. Всё «знакомо до боли».

Задевание



На рис. 1 ротор гидроагрегата СШГЭС. Конкретно, его верхняя часть – ротор электрогенератора. Он вращается со скоростью 142,8 об/мин. Кинетическая энергия вращения ротора огромна. (Специалистам, зная массу его частей и их габариты, не сложно рассчитать величину этой энергии).
Что будет, если при вращении какая-то часть ротора по какой-то причине заденет за какую-то неподвижную часть статора? Последствия непредсказуемы. На рис. 2 ротор цилиндра среднего давления (РСД) паровой турбины К-300-240 ЛМЗ после задевания [10].



(Из-за задевания погиб«Титаник» с пассажирами и командой).

По виду поверхности разрывов шпилек, по расположению разрывов по высоте шпилек, по наличию цветов побежалости на поверхности разрывов и по нескольким другим фактам видно, что причиной разрушения шпилек было именно задевание вращающегося ротора за неподвижные части статора турбины [9]. Ближайшим к шпилькам «виновником» их разрушения является верхнее лабиринтное уплотнение рабочего колеса турбины.


На рис. 3 конструкция верхнего лабиринтного уплотнения рабочего колеса [11]. Оно имеет форму конуса (ёлочки), и в нем возможно задевание как при смещении рабочего колеса по горизонтали, так и при смещении его по вертикали.

Во всех турбинах с целью предотвращения серьёзных повреждений при задевании стремятся набирать лабиринты уплотнений из как можно тонких деталей (усиков). Чтобы при взаимных касаниях они истирались, сминались без больших усилий .


Ранее на СШГЭС были случаи повреждений лабиринтных уплотнений рабочих колес турбин (рис. 4 [11]).

«В процессе эксплуатации на одном агрегате (№5) было обнаружено повреждение верхнего лабиринта из-за отслоения нержавеющей облицовки. Этот дефект вызвал необходимость заменить на всех агрегатах «слоеную» конструкцию на цельную толстостенную из нержавеющей стали06Х12Н3Д(рис.3, узел I). Проведенная реконструкция лабиринтов обеспечила их надежную работу в течение многих лет»[11].

«В течение многих лет» - до утра 17.08.2009 г., когда «цельная толстостенная из нержавеющей стали 06Х12Н3Д» облицовка при задевании «не захотела» истираться, сминаться без больших усилий. Величина возросших усилий при её сопротивлении истиранию стала достаточной для срыва шпилек за несколько оборотов ротора при задевании.

В 1983 году на Нурекской ГЭС именно по причине аварийного состояния верхнего лабиринтного уплотнения рабочего колеса гидроагрегата№ 1 были сорваны 50 шпилек из 72, крепящих крышку его турбины [12].

(На «Титанике» при задевании «слабым звеном» оказались также крепежные элементы – заклепки,крепящие листы обшивки корпуса).


Подъем ротора



На рис. 5 рабочее колесо радиально-осевой турбины гидроагрегата СШГЭС. На рис. 6 – рабочее колесо поворотно-лопастной турбины. На рис. 7 –гребные винты «Титаника».

Что объединяет эти конструкции? Все они – винты. Набор лопастей с винтовыми поверхностями. Функциональное их назначение разное, но они обладают свойством обратимости. Гребной винт может обратиться турбиной и наоборот.  (На гидроаккумулирующих ГЭС (ГАЭС) радиально-осевая турбина работает ещё и как насос).


В радиально-осевой турбине при номинальном расходе воды скорости потоков в межлопастных каналах больше линейной скорости выходных кромок лопастей. В этом случае турбина работает как турбина. При прикрытии лопаток направляющего аппарата, через который подается вода на турбину,скорости потоков в межлопастных каналах становятся меньше линейной скорости выходных кромок лопастей, выходные кромки начинают работать как гребной винт.На роторе гидроагрегата  появляется отрицательная подъемная сила. (При работе гидроагрегата все силы, направленные вниз - положительные).

В поворотно-лопастной турбине этого не происходит. С прикрытием лопаток направляющего аппарата на соответствующий угол поворачиваются лопасти турбины, скорости потовов воды в межлопасных каналах остаются прежними.

С появлением на роторе отрицательной(подъемной) силы весьма опасно допускать резкое увеличение угловой скорости его вращения.  В этом случае отрицательная подъемная сила может превысить вес ротора, ротор может подняться (всплыть). В частности, это может произойти при резком сбросе полезной нагрузки (активной мощности), снимаемой с электрогенератора.

Математически это выглядит так:

где Mдв - момент на валу, создаваемый потоком воды;  Мс - полезная нагрузка генератора; J - момент инерции ротора агрегата; w - угловая скорость вращения ротора агрегата.

Если в процессе работы агрегата произошло уменьшение полезной нагрузки, избыток движущего момента над моментом сопротивления пойдет на увеличение составляющей .

Но так как момент инерции ротора есть величина постоянная, то произойдет увеличение только .

           

Применительно к агрегатам на СШГЭС сброс полезной нагрузки не должен превышать 15÷20 МВт/сек. Утром 17.08.2009 г. при переходном режиме, когда лопатки направляющего аппарата стали прикрываться, был допущен моментальный сброс нагрузки на 100 МВт (рис. 8 – фиолетовая линия). На графике линия активной мощности генератора не имеет отклонения от вертикали, следовательно, скорость сброса была намного больше 100 МВт/сек. Соответственно и импульс  на подъем-всплытие ротора был достаточным для перемещения ротора по вертикали на величину вертикальных зазоров (2,5 мм – рис. 3) в верхнем лабиринте. Через одну секунду после момента сброса нагрузки датчик вертикальной вибрации опоры подпятника ударно зашкалило (рис. 9). Ротор всплыл,вертикальные зазоры в верхнем лабиринте «схлопнулись», произошло касание подвижной части лабиринта на рабочем колесе и неподвижной его части на крышке турбины.

Свидетельством «схлопывания» зазоров в верхнем лабиринте является падение давления под крышкой турбины (полость между крышкой и верхним ободом рабочего колеса) (рис. 10).


Итак, время, отмеченное в «черном ящике» на графике(тренде) вертикальной вибрации опоры подпятника, - 08.13.25.199 - это момент начала аварии  гидроагрегата № 2 СШГЭС.

(Команда на такой сброс нагрузки по трагичности последствий ее выполнения была «равноценна»команде первого помошника капитана «Титаника»: «Стоп машины! Полный назад!»,когда до внезапно обнаруженного айсберга оставалось всего 600 метров.Специалисты утверждали, что не следовало пытаться остановить судно, а только переложить руль влево, тогда, несмотря на огромные габариты судна, оно могло бы увернуться и не задеть айсберг).

Из интервью Олега Мякишева – дежурного машиниста СШГЭС, очевидца событий:

Я стоял наверху, услышал какой-то нарастающий шум, потом увидел, как поднимается,дыбится рифленое покрытие гидроагрегата. Потом видел, как из-под него поднимается ротор. Он вращался. Глаза в это не верили. Он поднялся метра на три. Полетели камни, куски арматуры, мы начали от них уворачиваться. Рифленка была где-то под крышей уже, да и саму крышу разнесло. Я прикинул: поднимается вода, 380 кубов в секунду, и – деру, в сторону десятого агрегата.

По описанию момента подъема ротора агрегата видно, что он выходил из шахты «сухим». Фонтан из шахты ударил значительно позже. Фонтан разрушил перекрытие машзала и поддерживающие его конструкции над тремя агрегатами.Фрагменты перекрытия при разрушении разлетались до 5-го агрегата. Если бы ротор поднимался одновременно с фонтаном, то Олег Мякишев (да не покинет его ангел-хранитель и в дальнейшем!) этого интервью не смог бы дать. 


Фонтан над станцией


На рис. 11 – момент удара фонтана из шахты ГА-2. На мониторе время – 08.15.34. Т.е. момент удара фонтана отстоит от момента начала аварии агрегата на 2 минуты, 9 секунд.

Что произошло за эти 129 секунд? Ротор агрегата, выйдя «своим ходом»из шахты на уровень воды нижнего  бьефа,продолжал вращаться. При выходе турбины из своей камеры и полном освобождении проходного сечения отсасывающей трубы уровень воды в отсеке ГА-2 не поднимался выше уровня нижнего бьефа. Вращающаяся турбина (обратившаяся в гребной винт)удерживала ротор на этом уровне.

От перекосов (или от сварки при трении в верхнем лабиринте) крышка турбины вошла в прочное соединение с ротором, и тоже начала вращаться вместе с ним. Выступающими из крышки деталями (в основном лопатками направляющего аппарата) при вращении было раздолблено (отфрезеровано, срезано) устье шахты турбины. Устье шахты превратилось в кратер (рис. 12).


В 08.15.34. при вращении от ротора агрегата отвалился обод ротора электрогенератора (вес обода ротора электрогенератора около 700 тонн) и упал в образовавшийся кратер в устье шахты. Упав, он провалился на такую глубину, при которой  его нижняя часть вошла в зону выхода воды из спиральной камеры (из статора турбины) (рис. 13, 14, 15). На рис. 14 видно, что верхние торцы полюсов ротора  находятся почти на одном уровне с опорным кольцом статора турбины.




При таком положении обод ротора частично перекрыл сток воды в отсасывающую трубу и перенаправил поток воды, выходящей из статора турбины. Вода, выходя из статора турбины (по межколонным каналам)в горизонтальном направлении, при входе во внутреннее пространство обода изменила направление и устремилась вверх (рис. 15).  

Из шахты турбины ударил мощный фонтан (рис. 15).

Время 08.15.34– это момент начала развития аварии ГА-2до массштабов техногенной катастрофы.

С этого момента у всех, находившихся в машинном зале станции, не осталось никаких шансов на спасение.

Август 2014 г.

Ссылки:
1. «Авария на СШГЭС: виноваты ли шпильки?» http://www.plotina.net/sshges-rassokhin/
2. «Гидродинамические факторы катастрофы на Саянах» http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=3683
3. «Фонтан над Саяно-Шушенской ГЭС» http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=5201
4.«Акт технического расследования причин аварии, происшедшей 17 августа 2009 года в филиале Открытого Акционерного Общества «РусГидро» - «Саяно-Шушенская ГЭС имени П.С. Непорожнего».
5.«Саяно-Шушенская ГЭС и закон о промышленной безопасности» http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4336
6. «Авария на СШГЭС: о видах изломов шпилек крышки гидроагрегата № 2» http://www.plotina.net/sshges-shpilki-rassokhin/
7. «Саяно-Шушенская ГЭС и закон о промышленной безопасности (часть 2)» http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4364
8. «Саяно-Шушенская ГЭС и закон о промышленной безопасности (часть 3)» http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4412
9. О расследовании технических причин аварии на Саяно-Шушенской ГЭС http://www.plotina.net/sshges-rassokhin-9/
10. Авария на Каширской ГРЭС http://rutube.ru/video/71a5162a48b0fb4ba91cd6b93a80f216/  
11. Брызгалов В.И.«Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций».Сибирский ИД «Суриков», 1999, 560 с.
12.«Уроки аварий на Саяно-Шушенской ГЭС и Нурекской ГЭС» http://www.plotina.net/sshges-nges-rassokhin/
 

 
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: 7


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 12 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было (Всего: 0)
от Гость на 14/08/2014
А "сброс нагрузки" это, фактически, что? (Извиняюсь за дилетантский вопрос)


[ Ответить на это ]


Re: Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было (Всего: 0)
от Гость на 14/08/2014
Интересно, а мат. моделирование процесса по результатам аварии кто-нибудь проводил?


[
Ответить на это ]


Re: Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было (Всего: 0)
от Гость на 14/08/2014
Проводил - проводил... По формуле Ломоносова: "Если где-то откуда-то чего-то сколько-то прибыло, значит где-то того же столько же и прибудет!"  

Кто ж реально в нашей стране щас может хоть чего-то пощщитать, когда последний Гриша Перельман и тот в Швецию рванул!


[
Ответить на это ]


Re: Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было (Всего: 0)
от Гость на 15/08/2014
Разве эти три вопроса главные?
А открытое воровство дирекции ГЭС, а тендеры-междусобойчики на АСУ ТП и другие работы в РусГидро, а нарушение правил эксплуатации, а ...и т.п и т.д.


[
Ответить на это ]


Re: Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было (Всего: 0)
от Гость на 21/08/2014
"Кто ж реально в нашей стране щас может хоть чего-то пощщитать?"- это риторический вопрос, конечно практически никто у нас сейчас реально ничего не сможет рассчитать, а тот кто может - ему не дадут этого сделать,ведь тогда будет очевидно какие "дураки" остальные расчетчики. Рассохин практически на пальцах показал, и уже не в первый раз, как надо подходить к анализу этой катастрофы, но разве кто из "дураков" разных комиссий это признает.


[
Ответить на это ]


Re: Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было (Всего: 0)
от Гость на 22/08/2014
Посчитать-то может еще и есть кому, но правильно поставить задачу, похоже, уже увы. И это не исключительно наша проблема. Рассохин, конечно, кое в чем заблуждается, но в главном он, несомненно, прав. И кому это надо?


[
Ответить на это ]


Re: Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было (Всего: 0)
от Гость на 28/08/2014
Сброс нагрузки - снижение электрической нагрузки генератора. (


[
Ответить на это ]


Re: Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было (Всего: 0)
от Гость на 29/08/2018


[
Ответить на это ]


Re: Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было (Всего: 0)
от Гость на 29/08/2018
А кто учитывал.... нагрузки ?!?  ПАТЕНТ ...Мужики..поровнуидея моя выполнение Ваше...Век турбин, а у Вас холокост


[
Ответить на это ]


Re: Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было (Всего: 0)
от Гость на 06/09/2014
При сбросе нагрузки должны отработать заслонки перекрывающие поток воды, выше                                                  турбины, снизу поток не регулируют, значит, весь агрегат «всплыть» не может. При очень быстром сбросе нагрузки, когда регулирующие заслонки не успевают отработать уменьшение потока, должна сработать защитная автоматика в электрической части                                                                                   генератора, т.к. начнет «убегать» фаза, после чего турбина раскрутится еще быстрее, но уже на холостом ходу или на нагрузке аварийного эквивалента нагрузки, всплытия не будет. Реальной причиной отрыва шпилек и подъема агрегата на 6 метров может быть только неправильная работа аварийной автоматики и, как следствие, противофазная работа агрегата включенного в общую электрическую цепь. Предпосылки для неправильной работы АСУ ТП были, замечания проверяющих о подключении этой автоматики к Интернету были за несколько месяцев до катастрофы.Dmitri333


[ Ответить на это ]


Re: Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было (Всего: 0)
от Гость на 20/09/2014
" ...неправильная работа аварийной автоматики и, как следствие, противофазная работа агрегата включенного в общую электрическую цепь. Предпосылки для неправильной работы АСУ ТП были, замечания проверяющих о подключении этой автоматики к Интернету были за несколько месяцев до катастрофы. Dmitri333 "
Таким образом: пародийное заимствование технологий и бездарное проектирование высокомощной ГЭС для работы в регулировочном диапазоне привело к применению не многолопаточных осевых турбин, а центробежно-осевых; изготовление аварийной турбины надлежащего качества было 30 лет назад невозможно, однако эксплуатацию не запретили, но разрешили и принудили к этому чубайсовой манагерией погибший персонал; за последнее время работы аварийного блока не исправили ошибочную мелкофазную коммутацию и непригодную разводку АСУ; в момент аварии "хохлевич повернуло" по чернобыльскому сценарию опасно вибрировавшую систему Т-Г в сторону нежелательной работы ц.-о. турбины, что задействовало в вибрациях не только второй по значению (весьма нелинейный) источник энергии (электромагнитный контур с зазорами ротора и статора), но и привело к началу разрушения конструкций и потери гироскопической устойчивости ротора ЭГ в системе с валом турбоколеса; вибрации перешли в биения, способные разрушить не только какой-то прилегающий слой стального уплотнения, но и недопустимо слабые опорные вертикально-горизонтальные конструкции ямы ТГ и машзала; манагерская комиссия проигнорировала всю закономерную и естественную цепь событий - от источника энергии в механической системе ТГ-ЭГ до окончательного усвоения ее выброса руинами машзала и здания электростанции - и, заметив микроскопический фифект фикции в стрелочниках и обломках шпилек, выплатила подачку от щедрот своих-чубайсовых семьям погибших в туалетной денежной бумаге, награбленной за долгие годы галерного рабства...
 Суду все ясно. 
Зачем тереть эту бадягу пять лет спустя, автор?



[
Ответить на это ]


Re: Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого. Как это было (Всего: 0)
от Гость на 21/09/2014
Саянский реквием Виталий Карпов [www.stihi.ru]                     Причина аварии на СШ ГЭС  – 
                    гидроудар неизвестного происхождения.
                     Из газет

«Плотины нашей – лучше в мире нету!
Ведь на бетоне, чай, не на клею!
Лицензию покажем, акт и смету!
Отчётов глянец! 
                 Подписей змею!»

* * *
Когда сильны фанфары, – мысли робки.
И услыхав отчётов ерунду,
Слезами ржавыми заплакали заклёпки,
Предчувствуя грядущую беду. 

«Народ безмолвствует», но изначально 
Природа откликалась на дела.
Хотя сперва, угрюмо и печально 
Молчала енисейская вода.

Природа вся в таинственном движеньи:
Где Люди немы – там Стихия зла.
Когда Народ застыл в оцепененьи,
Вода вдруг шевельнулась… и пошла.

И под напором ярости мгновенной
Беззвучно взвыли шпильки и болты.
Сам Енисей рукою дерзновенной
Прогнул в плотине плиты и щиты.

На ложь «проверок» и «ремонтов» сменных
Ответил оскорблённый исполин
Стеклянными глазами убиенных
И диким рёвом порванных турбин…

* * *
Привычный шум и суета в столице.
Всё те ж отчёты, те же словеса. 
И лишь часы блеснули на деснице
Салютом 
            по ушедшим 
                     в небеса. http://www.stihi.ru/2011/07/07/561


[ 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: 0.10 секунды
Рейтинг@Mail.ru