Авария на СШГЭС: конкретных виновников в случившемся нет

Обычно приходится слышать: первопричина катастрофы на Саяно-Шушенской ГЭС состоит в том, что за время работы шпильки турбинной крышки ее второго гидроагрегата были ослаблены усталостными трещинами настолько, что не смогли далее ее удерживать. Я полагаю, что это не так.

Два года назад на станции произошло то, что называется гидроакустическим резонансом. В напорной системе СШГЭС (водовод + турбина) возникли автоколебания в потоке воды, которые привели к катастрофическим пульсациям давления в водоводе, разрыву шпилек и выбросу гидроагрегата в машинный зал.

Дело в том, что автоколебания при определенных условиях могут самопроизвольно усиливаться за счет энергии окружающей среды, в данном случае – за счет потока воды. Это подтверждается решением уравнений, полученных в теории гидроакустического возбуждения автоколебаний напорных систем ГЭС, натурным экспериментом, проведенными ранее на СШГЭС, а также инцидентами с отрывами турбинных крышек на некоторых других гидростанциях. В водоводе Саяно-Шушенской ГЭС в течение 4–5 секунд возникли и развились такие сильные пульсации давления, которые и оторвали турбинную крышку второго гидроагрегата. А трещины в шпильках образовались во время первых, еще не столь сильных пульсаций. С этого все и началось.

Далее ход развития событий был достаточно ясным – вода под давлением хлынула в машинный зал и начала заливать другие агрегаты, смывать системы смазки агрегатов, управления и т. д. Некоторые из них, как говорят, гидроэнергетики, пошли в угон. Все это в целом стало вполне понятно специалистам достаточно быстро. А вот то, что стало «спусковым крючком» всего произошедшего – я имею в виду инцидент со вторым гидроагрегатом, так это явление, которое, по моему мнению, в менее катастрофических формах происходило и ранее на некоторых других станциях (например, на Нурекской ГЭС и на ГЭС Памир-1), увы, не было до сего времени правильно оценено большинством специалистов-гидроэнергетиков.

Тем не менее, это явление, по существу, уже изучалось на СШГЭС много лет назад. Началось все с испытаний гидроагрегатов на повышенной мощности летом 1988 года, когда десятый гидроагрегат едва не сыграл роль второго, исполненную тем в 2009 году. Тогда, во время эксперимента, правда, удалось подавить этот процесс. Но надо сказать, что десятый агрегат уже давно не мог выдавать сколько-нибудь приличной мощности из-за трещин, возникших в его конструкции. То есть, то была своего рода генеральная репетиция катастрофы, после чего в Сибирском отделении Академии наук как раз и начали работать над теорией гидроакустического резонанса. Какие-то выводы, разумеется, были сделаны, например, было запрещено заходить в зону повышенных мощностей. Соответствующий приказ по этому поводу был выпущен, и агрегаты СШГЭС (исключая десятый) работали как будто бы более-менее нормально. Но два с половиной года назад, весной 2009 года была проведена модернизация системы управления вторым агрегатом. Новая система управления оказалась такой, что при повышении пульсаций потока привела к забросу гидроагрегата в тот режим, в который нельзя было заходить.

Поскольку на СШГЭС мы столкнулись с новым явлением, которое до этого было неизвестно, то, думаю, что привлекать к уголовной ответственности кого-то из персонала станции за произошедшую катастрофу (что делается сейчас) – не по закону и не по совести. Можно вспомнить, что в 30 – 40 годах прошлого века, когда у самолетов из-за автоколебаний (так называемого флаттера) стали отваливаться крылья, никого наказывать не стали, а просто разобрались в этом явлении. После этого флаттер, если и происходил, то только при испытаниях моделей в аэродинамических трубах. Возникновение довольно близкого по сути явления – гидроакустического возбуждения автоколебаний напорных систем обусловлено сочетанием таких их технических характеристик, которое встречается лишь изредка.

Фактически катастрофа помогла полностью разобраться в довольно сложном техническом (или, если хотите, природном) явлении. Вот только цена открытия, к сожалению, выразилась в многочисленных человеческих жертвах. После испытаний 23-летней давности, когда наткнулись на это явление, его начали изучать, но, к сожалению, до конца так и не разобрались, а потом вовсе забросили. Катастрофа дала информацию для более глубокого понимания этого явления.

Поэтому, еще раз повторю, по большому счету конкретных виновников в случившемся, на мой взгляд, нет, хотя в той или иной степени многие непроизвольно приложили к этому руку. Но когда спустя два года после катастрофы, используя в своих личных целях передергивание фактов, а то и откровенную ложь, пытаются воспрепятствовать объективному рассмотрению ее научно-технических аспектов, вот такие действия, быть может, и стоит оценить не только с моральной, но и с правовой точки зрения.

Итак, было описано явление гидроакустического возбуждения автоколебаний, в том числе, и с теми совершенно оригинальными особенностями, которые проявились в напорной системе СШГЭС (что было названо гидроакустическим бустингом). Любой желающий по этим словосочетаниям и по фамилии Лобановский может найти в Интернете статьи, посвященные этому вопросу, как с формулами, так и более популярные – без них. Об этом явлении было доложено более года назад на специальном совещании, проведенном в компании РусГидро, которая эксплуатирует Саяно-Шушенскую ГЭС. Со стороны официальной отраслевой науки все было принято с изрядной долей недоверия, поскольку это явление для нее новое и малопонятное. В то же время эти идеи были безоговорочно подержаны атомщиками – представителями Курчатовского института.

Сейчас РусГидро вроде бы начинает серьезно относиться к этой теории, но все равно уделяет этому вопросу, на мой взгляд, недостаточно внимания. Подвижки есть, но пока больше на словах, и этим, как водится, все может и закончиться. Надо проводить серьезную расчетную и экспериментально работу. Полагаю, следует проверить все высоконапорные станции на предмет резонансного сочетания рабочих параметров и возможности возбуждения автоколебаний. Хотя, как будто бы, вероятность подобного явления не слишком велика, но за два с половиной года до катастрофы на Саяно-Шушенской ГЭС очень похоже вылетел гидроагрегат в машинный зал ГЭС Памир-1.

Следует также отметить, что те новые агрегаты, которые сейчас ставятся на СШГЭС, в принципе должны быть еще менее устойчивы с гидроакустической точки зрения. Если они попадут в опасную зону, то все произойдет по уже известному нам сценарию и даже еще быстрее, чем ранее. Новые агрегаты – более эффективные, но в сложившихся условиях и менее устойчивые, а значит, и более опасные. Так что мы совершенно не застрахованы от того, что в будущем это не произойдет снова на Саяно-Шушенской ГЭС или где-нибудь еще, на какой-нибудь высоконапорной станции как российской, так и любой другой.

Юрий Лобановский,
начальник экспертного отдела компании НЦИТ «ИНТЕРТЕХ», кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник