Авария на СШГЭС: виноваты ли шпильки?

Предлагаем вашему вниманию открытое письмо руководителю Ростехнадзора Н.Г. Кутьину от почетного энергетика России Геннадия Рассохина по поводу технического расследования причин аварии на Саяно-Шушенской ГЭС:

Уважаемый Николай Георгиевич!

Авария на Саяно-Шушенской ГЭС – авария даже не национального, а мирового масштаба. Выведена из строя самая мощная в стране электростанция, погибли люди.

Составленный Вами «Акт технического расследования причин аварии, происшедшей 17 августа 2009 года в филиале Открытого Акционерного Общества «РусГидро» – «Саяно-Шушенская ГЭС имени П.С. Непорожнего» (далее – Акт) будет изучаться инженерным сообществом не только России, и не одним поколением энергетиков. Выдержки из акта войдут в учебники, противоаварийные циркуляры, инструкции  и другие руководящие документы. Поэтому неточностей и непонятных с технической точки зрения заключений в  Акте не должно быть.

А неточности в Акте, к сожалению, есть.

Стр. 81 Акта:

«При входе в зону эксплуатационной характеристики гидроагрегата, не рекомендованной к работе, произошел обрыв шпилек крышки турбины. Под воздействием давления воды в гидроагрегате ротор гидроагрегата с крышкой турбины и верхней крестовиной начал движение вверх и, вследствие разгерметизации, вода начала заполнять объем шахты турбины, воздействуя на элементы генератора.

При выходе обода рабочего колеса на отметку 314,6 рабочее колесо перешло в насосный режим и за счет запасенной энергии ротора генератора создало избыточное давление на входных кромках лопастей рабочего колеса, что привело к обрыву перьев лопаток направляющего аппарата. Через освободившуюся шахту ГА-2 вода начала поступать в машинный зал станции».

Остановимся на отметке 314,6.

Турбина РО-230/833-677 радиально-осевая. Вода в рабочее колесо заходит по Р[адиусу] и выходит вниз по О[си]. В рабочем колесе центробежного насоса наоборот, вода заходит по оси, а выходит (выбрасывается) по радиусу. Поэтому при переходе «в насосный режим» необходимо изменить направление движения воды в рабочем колесе, а для этого моментально изменить направление вращения  турбины. Это невозможно, поэтому такое заключение необходимо из Акта исключить.

(А чтобы отломились верхние цапфы лопаток НА не обязательно поднимать рабочее колесо до отметки 314,6. Они становятся «обреченными» сразу после выхода нижних цапф лопаток из своих гнезд-втулок).

Далее:

«Под воздействием давления воды в гидроагрегате ротор гидроагрегата с крышкой турбины и верхней крестовиной начал движение вверх».

В Акте приведены сведения о 49 шпильках, крепящих крышку турбины. Фактически их должно быть 80. Неизвестно, куда делись и какое состояние остальных (31 шт.) шпилек. Две шпильки якобы были без гаек.

Одна шпилька М80х4 из стали марки Ст.35 рвется при нагрузке 238 тонн. Чтобы сорвать крышку диаметром 8,65 метров при оставшихся 47 (рабочих) шпильках необходимо создать давление под турбиной в отсасывающей трубе (ОТ) (рис. 3.2, рис. 3.4 поз. 15) в 24 атмосферы. (Если добавить 31 неизвестно куда девшуюся шпильку, то эта величина возрастает до 36 атмосфер).

Это невозможно при работе турбины в штатном  режиме, когда затвор отсасывающей трубы (ЗОТ) (поз. 16 рис. 3.4) открыт.

Далее:

«ГА-2 – полностью разрушен и выброшен из шахты».

Допустим, шпильки все-таки порвались. Турбоагрегат (ГА-2) весом 2691-а тонна – не поршень, и шахта агрегата – не гильза гидроцилиндра, «выбросить» его затруднительно. (См. также состояние ЗОТ при штатном режиме).

Кроме того, многотонный агрегат не просто «выбрасывается», а при выходе из шахты поднимается из воды в воздухе на высоту более 12-и метров и наносит «разрушения несовместимые с дальнейшей эксплуатацией» всему, что находится рядом.

Такое поведение агрегата при работе его в штатном режиме «несовместимо» ни с законом Архимеда, ни с законом Ньютона, ни с уравнением Бернулли.

При таких сомнениях очевидно: шпилечно-гаечный вариант причины возникновения аварии и приведенный в Акте сценарий её развития необходимо серьезно пересмотреть. И если оставлять его в Акте, то привести необходимые обоснования.

Не примите за версию. (Министр МЧС распорядился версии не предлагать). Приводится только описание поведения ГА-2. Поведение агрегата при аварии возможно укажет на ее причину.

Поведение ГА-2, приведшее к полному выходу из строя самой мощной в стране электростанции, и гибели такого количества людей на своих рабочих местах можно объяснить только одним:

Рабочее колесо турбины ГА-2 СШГЭС 17 августа в 8 часов 13 минут 25 секунд перешло из режима рабочего колеса турбины в режим гребного винта.

По неизвестной (пока) причине проходное сечение отсасывающей трубы  (ОТ) (поз. 15 Рис. 3.4) полностью (или частично) перекрылось.  Это могло произойти или при ошибочном закрытии затвора отсасывающей трубы (ЗОТ) (поз. 16 рис. 3.4), или по другой (пока не установленной) причине. (Такое предположение, Николай Георгиевич, может высказать каждый, потому что в Акте таких важных для расследования сведений о состоянии ОТ и ЗОТ на момент аварии не приведено).

Движение воды по водоводу верхний бьеф – турбина – нижний бьеф прекратилось. ОТ из отсасывающей трубы превратилась в нагнетательную. Рабочее колесо продолжало вращаться, но уже в «стоячей» воде.

При таком «не штатном» режиме достаточно нескольких оборотов рабочего колеса со скоростью n=142.8 об/мин чтобы упор, созданный колесом (так называется сила, толкающее судно вперед), порвал не только 47 шпилек М80х4 из стали марки Ст.35, но и все 80. (И даже не «уставшие», а вновь установленные). (И даже не из стали Ст. 35, а из более прочной стали).

ГА-2 уже не электрогидроагрегат, а «торпеда» с гребным винтом диаметром 6,77 м., с двадцатью лопастями, вращающимся со скоростью n=142,8 об/мин. Мощность, передаваемая винту при вращении, была: N=475 МВт (стр. 63 Акта).

Для сравнения:

Корабль «Петр Великий» – тяжелый атомный ракетный крейсер. По состоянию на 2008 год, самый большой в мире неавианесущий ударный боевой корабль (длина-251,1м., ширина-28,5м., высота-59 м.). Имеет два 4-х лопастных гребных винта диаметром 17 футов (5,168 м.) каждый. При мощности энергетической установки N=300 МВт и при скорости вращения винтов n=95об/мин., идет со скоростью 31 узел.

Как видно, сравнение не в пользу «Петра», хоть он и «Великий».

«Торпеда» поднялась по шахте и вышла из нее в воздухе на ту высоту, пока рабочее колесо (гребной винт) оставалось (оставался) погруженным в воду. Таким образом, высота подъема была: отметка пола машинного зала (327м.) минус отметка рабочего колеса (314,6м.) = 12,4 м.

И ни что ГА-2 не «выбрасывало», ни что его не выдавливало. Подобно сказочному Гвидону он самостоятельно «вышиб дно и вышел вон».

Так или иначе, к Акту необходимо вернуться. На основании вышеизложенного следует, что причина аварии в Акте не установлена.

И состояние ОТ и ЗОТ на момент аварии в Акте должно быть указано.

С уважением,
Геннадий Рассохин,
Почетный энергетик России.