Для чего необходим мониторинг вибраций гидроагрегатов СШГЭС

Сегодня директор геофизической службы СО РАН Виктор Селезнев сообщил, что ученые разработали оборудование и метод обработки записей сейсмостанций, позволяющий контролировать вибрацию гидроагрегатов и других частей Саяно-Шушенской ГЭС. Однако мониторинг вибрации должен, прежде всего, использоваться как один из инструментов для дальнейших исследований сооружений и оборудования СШГЭС.

Например, сегодня мы уже имеем теоретическое обоснование процессов, приведших к катастрофе 2009 года на СШГЭС, которое выполнил инженер-физик Юрий Лобановский. Правда, это обоснование пока официально не принято нашей наукой, но я уверен, что это неизбежно произойдет, и тогда нужно будет выполнить все необходимые эксперименты на гидроагрегате №1 Саяно-Шушенской ГЭС. При этом мы владеем сведениями, полученными при испытаниях гидротурбины ГА10 на повышенной мощности в 1988 году, имеем полное теоретическое обоснование происходящих процессов и сможем осуществлять мониторинг вибрации.

Натурные испытания 1988 года показали на опасность попадания в разрушительный для турбины режим в зоне IV, если не выдерживать заданных ограничений. Тогда максимальное открытие направляющего аппарата достигало 92% и хорошо, что хватило ума прекратить испытания. Мы были на грани катастрофы. Теоретическое описание явления гидроакустического резонанса, выполненное в работе В.Л.Окулова (СО РАН), нуждалось в продолжении, турбины нуждались в замене, но две серьезнейшие аварии (на плотине, водосбросе) не позволили это осуществить.

Например, в свое время на Красноярской ГЭС такие испытания носили систематический характер, проводились в широком диапазоне открытий направляющих аппаратов и повторялись через каждые 0,5 м изменения напора.

На гидроагрегате №1 СШГЭС смонтирован новый направляющий аппарат с четырьмя сервомоторами, воздействующими на единое кольцо, и через него осуществляется синхронный поворот лопаток. В конусе отсасывающей трубы выполнены стабилизирующие ребра для стабилизации потока воды в проточной части гидроагрегата. Все это по идее должно сузить зону II и снизить уровень вибрации гидроагрегата, но не сможет исключить зону IV. Следовательно, необходимо предусмотреть меры, исключающие заброс гидроагрегата в зону запрещенной работы IV.

По моему мнению, необходимы исследования, позволяющие открывать направляющий аппарат турбины на 100%. Для этого, например, можно выполнить колонны статора турбины поворачивающимися на малый угол в зависимости от напора и расхода воды, либо имеющими открылки (аналогично открылкам самолета).

Меня также беспокоит то обстоятельство, что при достижении определенного уровня вибрации гидроагрегата защита приводит к сбросу быстропадающего затвора, то есть к крупной неисправности гидроагрегата, обязательно сопровождающейся гидравлическими ударами в напорной системе. Такое положение недопустимо.

Я уверен, что основным источником вибрации гидроагрегатов СШГЭС являлся направляющий аппарат турбины. Вибрировали лопатки и передавали вибрацию на все узлы гидроагрегата. Вибрация усиливалась при несинхронной работе лопаток (даже одной пары лопаток). Из-за вибрации разрушилась система регулирования, лопатки стали неуправляемыми и потоком воды сначала захлопнулись, а затем направляющий аппарат полностью открылся и забросил гидроагрегат в зону IV.

Но главной бедой Саяно-Шушенского гидроузла по-прежнему считаю полное отсутствие резерва гидрологической безопасности, невозможность реализовать на практике схему регулирования, обязывающую начинать холостой сброс воды задолго до начала заполнения водохранилища, и наличие порожнего объема в верхней части водохранилища, который заполнять запрещено чисто декларативно. Еще большей бедой считаю отсутствие у руководства понимания всей сложности положения гидроузла.

Владимир Иннокентьевич Бабкин,
заместитель генерального директора Саяно-Шушенской ГЭС с 1978 по 2001 год,
специально для “Плотина.Нет!”