Реки - источник жизни, а не электричества
Фото нашей Ангары... Нажми

O разрушении узла крепления крышки турбины гидроагрегата № 2 СШГЭС

Причиной аварии на Саяно-Шушенской ГЭС Ростехнадзор определил разрушение шпилек крепления крышки турбины гидроагрегата № 2 вследствие их разупрочнения из-за усталости металла. Однако на самом ли деле имела место «усталость металла»? Этим вопросом задается почетный энергетик России Геннадий Рассохин в своей новой статье, любезно предоставленной им редакции "Плотина.Нет!":

Комиссия инспекторов Ростехнадзора причиной аварии на Саяно-Шушенской ГЭС определила разрушение шпилек крепления крышки турбины гидроагрегата № 2. Шпильки разрушились вследствие их разупрочнения из-за накопленной поврежденности - усталости металла. Усталость металла накопилась вследствие повышенной горизонтальной (радиальной) вибрации турбинного подшипника.

Такие выводы комиссии трудно объяснить с точки зрения элементарных представлений о прочности и надёжности конструкций, с учётом общепринятых в энергетике технических норм, стандартов, инструкций.

О «повышенной вибрации», непосредственно передающейся на шпильки крепления крышки, уже сказано в нашей недавней статье. Здесь мы ещё раз остановимся на «усталости металла» шпилек. Была ли она?

К моменту аварии узел крепления крышки турбины выглядел так:

Рисунок 1. Радиально-осевая турбина Саяно-Шушенской ГЭС

Рисунок 2        Рисунок 3

Рисунок 4 Рисунок 5

Рисунок 6 и рисунок 7

Фланец крышки турбины «лежит» на опорном кольце статора турбины (поз. 51 на рис. 2). Опорное кольцо «вварено» в две цилиндрические стойки. Толщина и высота стоек соответственно ~25 и ~100 мм. Стойки приварены к верхнему горизонтальному листу статора турбины.

Конструкция (типы) сварных соединений сварки стоек приведены на рис. 5. Изображения швов соответствует ГОСТ 2.312-72 и ГОСТ 5264-80.

Все сварные соединения тавровые (Т). По действующим правилам Котлонадзора применение тавровых и нахлесточных сварных соединений в аппаратах, работающих под давлением, ограничено. В элементах конструкций, испытывающих растягивающие напряжения от давления среды, должны применяться только стыковые сварные соединения.

Три шва (швы Т1) выполнены без разделки кромок, размер катетов швов составляет всего 16 мм. Нижний правый шов (Т6-s20) выполнен с односторонней разделкой кромки стойки на глубину 20 мм.

Все швы выполнялись при монтаже. При сварке толстостенных элементов из углеродистой стали в сварных соединениях, выполненных в условиях монтажа (без последующей термообработки по режиму высокого отпуска), остаются остаточные напряжения, уменьшающие прочность соединений.

С учетом всех этих факторов сварные швы стоек опорного кольца являются, самым «слабым звеном» в узле крепления крышки. Они не рассчитаны на восприятие усилий, направленных вверх, и горизонтальных усилий в радиальном направлении.

Такая «слабая» конструкция – это ошибка конструктора? Отнюдь нет:

«В тех конструкциях гидроагрегатов, где опора подпятника расположена на крышке гидротурбины, эту крышку рассчитывают только на силы, действующие вниз, получаемые за счет веса ротора гидроагрегата, давления воды на рабочее колесо и максимально возможного вакуума под крышкой при сбросах с агрегата нагрузок. Силы, действующие вверх (от потока воды), в этом случае в расчет не принимаются, так как их величина по сравнению с усилиями, действующими вниз, несравненно мала» [Полушкин К.П. Монтаж гидроагрегатов. М., "Энергия", 1971]

Кроме того, как видно на рис. 4, отверстия под шпильки в крышке рассверлены на больший диаметр (с зазором на сторону ~8 мм), поэтому горизонтальные усилия самим телом крышки непосредственно на шпильки передаваться не могут.

Тем не менее, в целом сборка и сварка опорного кольца и стоек остались целыми, а разрушились шпильки. Это говорит о том, что в накоплении повреждений в шпильках с последующим их разрушением не могли быть ответственны ни горизонтальная вибрация турбинного подшипника, ни давление воды.

В данной конструкции горизонтальные усилия воспринимают на себя припасовочные штифты (поз. 50 на рис. 7). Они фиксируют взаимное положение опорного кольца и фланца крышки с точностью до 0,8 мкм (Ra 0,8 по ГОСТ 2789-73). Однако каких либо сведений об их состоянии при аварии в выводах комиссии не приведено.

Наряду с официальным расследованием причин аварии в интернете идёт «независимое» расследование, начиная со дня аварии. К сожалению, фотографий видов изломов шпилек в интернете не было. За исключением фото на рис. 9.

После опубликования статьи «Катастрофа на Саяно-Шушенской ГЭС: реальность и мифы» в ходе дискуссии на сайте "Плотина.Нет!" были представлены фотографии поверхности изломов шпилек.

Какое заключение можно сделать по этим фотографиям?

Рисунок 9

Четыре старые, «не живые» - не растущие трещины с окисленной поверхностью стенок, соединенные тремя ступеньками. Остальное – зона моментального долома. Излом произошел на выходе резьбы из опорного кольца в нижней части шпильки (рис. 6). Признаков усталости в соответствии с РД 50-672-88 и РД 153-34.1-17.424-2001 не просматривается.

На фото рис. 10:

На всех семи шпильках излом произошел по верхней нарезанной части шпильки – под гайкой. Уже одно это указывает на то, что горизонтальная вибрация крышки (турбинного подшипника) в радиальном направлении здесь не причём. Знакопеременные нагрузки (двойная амплитуда), передающиеся на шпильки от крышки, должны «ломать» шпильку внизу.

Отнести эти изломы к разряду «усталостных» по РД 50-672-88  и РД 153-34.1-17.424-2001 также затруднительно.

Обращает на себя внимание наличие на поверхности изломов и прилегающих к изломам участках цилиндрической поверхности шпилек цветов побежалости.

Цвета побежалости стали - радужная окраска, появляющаяся на чистой поверхности нагретой стали в результате образования на ней тончайшей окисной плёнки.

На поверхности старой трещины всегда имеется толстый слой окислов, и кислороду трудно «добраться» до железа в составе стали. На фото видно, что он (кислород) все-таки вошел в химсоединение с железом. Следовательно, поверхность излома была «чистой» - поверхность только что образовавшейся трещины. Старых трещин - трещин усталости на поверхности не было.

Когда образовалась трещина? По всей вероятности, она образовалась «на берегу», когда фланец крышки ещё находился на статоре турбины, когда кислород был кислородом из воздуха, а не из воды.

Какая была температура нагрева при реакции окисления железа? Толщина пленки зависит от температуры, а толщина обуславливает цвет. На фото цвет пленки из светло-синего переходит в синий. Для углеродистой стали это температура порядка трёхсот градусов. В синих участках просматриваются коричневые - ~250°С.

Источник нагрева? Источником нагрева могла быть сама трещина, если она не раскрывалась сначала и до зоны долома, когда трещина уходила в толщу металла, а её стенки оставались прижатыми друг к другу. Металл разогревался от трения при возвратно-поступательных перемещениях стенок трещины относительно друг друга.

Всё это указывает на то, что это изломы не усталостные, а это изломы при ускоренном разрушении.

«Усталость» в том числе «усталость металла», которой так «напугал» граждан России Российский технический надзор - это «процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению» (ГОСТ 23207-78).

И сам термин, и его определение предусматривают какую-то историю, при которой последовательно происходят какие-то события на протяжении сравнительно длительного времени. Такого времени на изломах шпилек «не просматривается».

Но если и давление воды и вибрация турбинного подшипника в разрушении шпилек «не участвовали», а шпильки разрушились, то какова же была природа сил и характер их воздействия на шпильки? Обратим внимание на фотографии на рис. 11-13:

Рисунок 11

Рисунок 12

Рисунок 13

На фото виден зазор между вращающимся рабочим колесом и неподвижной крышкой турбины. В этом зазоре установлено верхнее лабиринтное уплотнение рабочего колеса – рис. 14.

Рисунок 14

На фото весь периметр зазора можно разделить на три зоны.

Первая – на рис. 11 – зона неповреждённого лабиринтного уплотнения. Чётко видны сектора вставок элементов конструкции уплотнения.

Вторая – на рис. 12 – зона с бесформенной массой, выдавленной из зазора. Красный цвет массы похож на цвет слоя продуктов коррозии на внутренних поверхностях труб и коллекторов парового котла. Что свидетельствует о сильном нагреве при образовании «массы».

Третья – на рис. 13 – участок с «окатышами» из массы металла элементов конструкции уплотнения. Зона «заклинивания».

На зону «заклинивания» указал интернет-пользователь под ником Bikol (Борис Колесников) ещё в августе 2010 года.

Разрушение верхнего лабиринтного уплотнения происходила на гидроагрегатах СШГЭС и ранее – см. рис. 15 [В.И. Брызгалов «Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций», стр. 225]. Что вызвало его реконструкцию.

Рисунок 15

Рисунок 15 (таблица 45)

«Проведённая реконструкция лабиринтов обеспечила надёжную их работу в течение многих лет». А не повторилось ли такое разрушение на ГА-2 Саяно-Шушенской ГЭС утром 17.08.2009 г. – никто не проверил.

При задевании в верхнем лабиринтном уплотнении часть энергии вращения ротора передаётся на крышку. При этом, учитывая «ёлочную» конструкцию уплотнения (рис. 14), создаются усилия, передающиеся на шпильки в тангенциальном направлении (по направлению вращения) и усилия на отрыв. Такое сложное напряженное состояние обусловило и направление распространения трещин в шпильках – рис. 9, 10, 16.

Рисунок 16

Трещины берут начало на образующей со стороны направления вращения, распространяются с подъёмом на 3-6 витков резьбы. Зона долома на образующей со стороны противоположной направлению вращения.

При таком воздействии усилий на шпильки возможно и объяснение «снятия» гаек со шпилек, например по механизму, приведённому вот в этом видео:

Get the Flash Player to see this content.

Разрушение лабиринта на локальном участке его периметра сконцентрировало передаваемую энергию вращения на этом участке. Что при сравнительно малых усилиях при задевании вызвало такой суммарный эффект, способный разрушить шпильки. Очевидно на этом участке «запустился» процесс последовательного разрушения шпилек по всему периметру их размещения.

Рисунок 17

Рисунок 18

Этим участком по всей вероятности был участок, изображенный на рис. 17, 18. Здесь «вырван» сектор опорного кольца. На рис. 18 виден разрыв сварного шва (Т1-катет 16 мм) приварки стойки к опорному кольцу. По рис. 17 можно судить о толщине стоек, на которых держится опорное кольцо. Они тонкие.

Продолжительность времени полного разрушения шпилек крепления крышки турбины приблизительно можно определить по рис. 19-21.

Рисунок 19

Рисунок 20

Рисунок 21

На рис. 19 – момент касания крышки турбины ротором при его подъёме – 08 час. 13 мин. 25 сек.

На рис. 20, 21 – время первого фонтана из шахты, взятое с разных точек камерами видеонаблюдения - 08 час. 15 мин. 33(35) сек. Получается: 08.15.33 – 08.13.25=2 минуты и 8 секунд.

Геннадий Рассохин,
специально для "Плотина.Нет!"

Новости по теме:

  • Восстановление СШГЭС: «это радость со слезами на глазах»
  • Саяно-Шушенская ГЭС после восстановления: и снова на красный?
  • Саяно-Шушенская ГЭС, август девятого: как это было
  • Авария на СШГЭС: о видах изломов шпилек крышки гидроагрегата № 2
  • О достоверности шпилечно-гаечной версии аварии на Саяно-Шушенской ГЭС
  • Мнений: 20

    1 jsokolov { 10.01.2012 в 18:40 }

    Здравствуйте, Геннадий! Статья хорошо поясняет узлы крепления крышки и подшипника. Но «видео» ещё раз доказывает об изломе (быстром!) шпилек от вибрации, в основном от горизонтально направленных сил! Гайки отвинчивались тоже понятно. Вал «бил» по подшипникам и через корпус вибрации передавались на шпильки. Самый тяжёлый элемент – кольцо ротора генератора - создавал момент, «крутящий корпус» вокруг диаметра, где шпильки целые остались, а по радиусу-перпендикуляру из центра диаметра с корнем выламывались. А две секунды, наверное, это для того, чтобы разорвать все связи агрегата и верхнюю крышку «выкинуть» на агрегат№1. Ротор агрегата №2, когда «взлетал» тёрся о крышку (она инерционна), поэтому она сильно грелась (как точило). Но всё было в воде и температура не достигала больших значений, но вода наверняка кипела в «контакте». И уплотнение также «грелось». Я писал в прошлой статье, комментарий 77. Почему на этом закончилось обсуждение? Чего не понятно? И крышку нужно найти обязательно! Хотя бы части от неё! Это доказательство! С уважением – jsokolov.

    2 Streamflow { 10.01.2012 в 22:25 }

    То, что Г. Рассохин подробно и пристрастно разбирает конструкцию крепления турбинной крышки и ее опоры – это прекрасно. И этого не явно хватало в Акте Ростехнадзора. Однако, анализ Г.Рассохина является чисто качественным и опирается на более или менее правдоподобные словесные рассуждения, и в нём не делается никаких количественных оценок. Как только они будут сделаны, многие выводы могут поменяться.

    1. Уж и не знаю, какой расчетный случай описывается в книге Полушкина, которую цитирует Г. Рассохин, однако прямой расчет сил, действующих на турбинную крышку второго гидроагрегата СШ ГЭС на режиме, непосредственно предшествующем инциденту 17 августа 2009 года, показывает иное. При штатной работе на нее должна действовать равнодействующая сил давления и веса, равная 22 МН. И действовать вверх, на отрыв крышки. Если добавить максимально допустимые пульсационные силы, то в штатном режиме максимальная равнодействующая всех сил, направленная вверх, составляет 29 – 30 МН, что прекрасно согласуется с данными производителя агрегата. Эта сила заметно больше силы веса элементов гидроагрегата, опирающихся на крышку (вместе с ней самой). Сила веса составляет 17.5 МН.

    2. При преодолении силы затяга шпилек силой давления воды, никакие зазоры в гнездах шпилек не будут препятствовать передаче горизонтальных усилий непосредственно на шпильки. Таким образом, вывод Г. Рассохина, «что в накоплении повреждений в шпильках с последующим их разрушением не могли быть ответственны ни горизонтальная вибрация турбинного подшипника, ни давление воды», опровергается.

    3. Значительная часть разрушений на двух шпильках, представленных на самой четкой фотографии (которой почему-то нет в данном рассмотрении) абсолютно однозначно признана усталостными В. В. Левицким – опытнейшим авиационным специалистом в этой области. Об этом я уже писал ранее, и повторяться не буду.

    4. С объяснениями цветов побежалости, и с тем, что трещины образовались, когда фланец крышки еще находился на статоре турбины, согласен.

    5. Изломы «при ускоренном разрушении» также могут быть изломами при малоцикловой усталости – об этом уже также говорилось ранее. Рассохин: «И сам термин (усталость), и его определение предусматривают какую-то историю, при которой последовательно происходят какие-то события на протяжении сравнительно длительного времени. Такого времени на изломах шпилек «не просматривается» – длительного времени действительно не просматривается, однако, 56 % разрушений шпилек по правильно интерпретированным данным ЦНИИТМАШа получены в результате циклических нагрузок (по оценкам, с числом циклов порядка сотен), и только 44 % – одномоментно.

    6. То, что, как пишет Г. Рассохин, произошел контакт вращающего ротора с турбинной крышкой – в этом сомневаться трудно, однако то, что это причина, а не следствие процесса разрушения, никак не доказано.

    7. Объяснение «снятия» гаек со шпилек вместе с видео противоречит ранее заявленному тезису о том, что «горизонтальные усилия самим телом крышки непосредственно на шпильки передаваться не могут».

    8. «…Процесс последовательного разрушения шпилек по всему периметру их размещения» не может объяснить наличие зон долома на шпильках. Об этом можно поговорить подробнее и с количественными оценками, однако доказывать тезис должен тот, кто его заявил.

    9. Определение времени процесса по очевидно несихронизированным часам вызывает просто улыбку.

    3 Streamflow { 10.01.2012 в 22:35 }

    Немного оффтопик, но добавлю, что РусГидро”, наконец, официально признало: “ГА №6 выведен в реконструкцию с заменой на новый” - http://www.rushydro.ru/press/news/16427.html

    4 AFTAR { 11.01.2012 в 15:36 }

    Streamflow { 10.01.2012 в 22:25 } на № 2:

    Здравствуйте, Юрий! Ещё раз Вас с Новым Годом!
    На дворе новый год, а мы с Вами всё о старом.
    Большое спасибо за Ваш беспристрастный анализ моего «пристрастного» материала.
    Я рад, что в итоге вызвал у Вас только «просто улыбку». Пронесло, что Ваш беспристрастный анализ не закончился гомерическим хохотом.
    Г. Рассохин не собирается ничего доказывать. Он пытается показывать. Показывать на то, что фактически настоящего технического расследования не было.
    Показывать это только на некачественных фотографиях сложно. Безусловно, вносятся какие-то погрешности.

    Не буду «сводить» Вас в «поединке» с Константином Петровичем Полушкиным. Вы оба для меня авторитеты. Только первый авторитет по «гидро…» образца семидесятых годов прошлого столетия, а Вы по «аэро…» образца наших дней. А литер «А» в технике всегда означал - «лучший».

    Юрий, смущают только Ваши цифры в пункте 1.

    «При штатной работе на нее должна действовать равнодействующая сил давления и веса, равная 22 МН. И действовать вверх, на отрыв крышки».

    «Равнодействующая» - значит это величина, равная АЛГЕБРАИЧЕСКОЙ СУММЕ сил с разными знаками: отрицательной силы от давления и положительной от веса. Значит, рассчитанная Вами отрицательная сила от давления, равна 22+17,5=39,5 МН.
    Диаметр фланца крышки 86500 мм, диаметр осей цапф лопаток НА -79000 мм. Выходит, что давление на «кольцо» за пределами лопаток равно 40,5 кгс/см2?
    Даже при силе 22 МН, и то получается давление 22,5 кгс/см2.
    Такого давления нет даже в спиральной камере. Давление уже начинает падать, когда вода проходит через колонны статора турбины.
    Ваши цифры могут соответствовать только режиму, когда лопатки НА закрыты, и при условии, когда давление перед лопатками не превышает давления, соответствующего напору.
    Ещё надо учитывать то, что крышка собрана из четырёх сегментов. Сегменты соединены вертикальными фланцами на болтах. Поэтому от рассчитанных Вами меганьютон крышка просто рассыплется.
    С уважением, Геннадий.

    5 AFTAR { 11.01.2012 в 15:45 }

    Прошу прощения, в диаметрах фланца и осей… нечаянно “влепил” лишний ноль.

    6 Streamflow { 11.01.2012 в 21:15 }

    С прошедшим Новым годом, Геннадий!

    > Пронесло, что Ваш беспристрастный анализ не закончился гомерическим хохотом.

    Ну, я редко смеюсь так громко :)

    > Показывать это только на некачественных фотографиях сложно. Безусловно, вносятся какие-то погрешности.

    Это да. Но самую лучшую фотографию Вы отбросили :)

    > Значит, рассчитанная Вами отрицательная сила от давления, равна 22+17,5=39,5 МН.

    Да, но почему она “отрицательная”, потому, что направлена вверх? Так я привык считать такие силы сугубо положительными :)

    > Диаметр фланца крышки 86500 мм, диаметр осей цапф лопаток НА -79000 мм. Выходит, что давление на «кольцо» за пределами лопаток равно 40,5 кгс/см2?

    После долгих колебаний, я, в итоге, увеличил диаметр смачиваемой части крышки до 8.75 м. Тогда ее площадь - около 60 м^2, и при силе в 40 МН среднее давление составит всего 0.67 МПа. Что в этом удивительного при напоре там 223 м? А “кольцо за пределами лопаток” - это вообще из какой оперы? Собственно говоря, все это у меня подробно расписано в статье, которая должна выйти в первом номере журнала “Гидротехническое строительство” за 2012 год. Если надо, могу выслать.

    > Поэтому от рассчитанных Вами меганьютон крышка просто рассыплется.

    Кратко: все прекрасно согласуется с данными ЛМЗ.

    С уважением,
    Юрий

    7 jsokolov { 11.01.2012 в 23:47 }

    Ещё раз перечитал статью, затем открыл Bikol. Как то раньше не обращал внимание на изломы цапф лопаток НА! На Рис. 12 (Вид Б) хорошо видна поверхность излома – чистый вибрационный излом и отрыв, особенно внизу фото: часть металла цапфы, как заусенец, загнута при ВРАЩЕНИИ ПРОТИВ ДВИЖЕНИЯ ЧАСОВОЙ СТРЕЛКИ (если смотреть сверху на крышку). Это о чём говорит? О вращении крышки, вовлекаемой в движение ротором, за счёт трения в лабиринтном уплотнении, когда ротор «поднимался»! Я считаю, что вывод Бориса Колесникова о «заклинивании и сварке» РК и деталей лабиринтного уплотнения не верен. Кольцо ротора генератора диаметром около 10 метров – это огромный маховик! При «заклинивании» его оторвало бы сразу. Когда упал, то оторвался. 6 шпилек остались целыми – ротор «аккуратно» поднимался строго вертикально! РК находилось в зоне неустойчивого движения потока воды (Юрий назвал это бустингом, а потом экситажем. Можно назвать вихри Кармана либо «хаос» движения, точки бифуркации на амплитудно-частотной характеристики агрегата). Для меня осталось неясным – закрылся ли затвор в ОТ при обесточивании? Остальные агрегаты «работали» по инерции. Удары ротора по подшипникам «возмущали собственные колебания» крышки. Крышка «колокол», а вал ротора – «пестик». Я как то писал, что нужно определить собственную частоту колебаний крышки. Селезнёв В.С. также высказывал мысль о резонансе крышки. Не зря, наверное, агрегат №6 якобы для реконструкции остановили! А шпильки там должны были заменить! Также хорошо видна «копоть» на РК и «сгоревшее» лабиринтное уплотнение, а зазор виден – это на боку лежит ротор, сдвинулось в одну сторону всё при падении.
    Хорошо доказывает также график (видео) зависимости напряжений от частоты колебаний нагрузки на образцы (похоже на диаграмму Велера – я писал об этом). Я ранее указывал 300-600 герц, а здесь даже с 200 герц!!! Всё это ещё больше убедило меня в возникновении второго вращения ротора (траектория вращения центра вала внутри подшипника – окружность, эллипс или прямая линия в зависимости от фазы колебаний, при смещении оси подшипника 1500 мкм – резина!).
    Очень жаль, что это был очевидный серьёзный пробел работы комиссий Кутьина, докторов и кандидатов ГД и 18 высочайшей квалификации специалистов, привлечённых СК РФ! Для юристов, которые написали 1149 томов: воры должны сидеть, нормальные сотрудники СШГЭС и так уже работают в местах ссылки бывшего вождя пролетариата, тело которого «мучается» на Красной площади. Да и Марья Алексевна давно умерла!- это для судей. А нам нужно окончательно решить «тайну» аварии-катастрофы, чтобы это не повторялось! На сайте это, конечно, не решить. Нужно решение Правительства о корректировке Акта и выполнении дальнейших работ. Кажется даже много написал.
    А Вы, Геннадий, МОЛОДЕЦ! Я тоже говорю: БРАВО! Но специалистов мало! А по технике : нужно переделывать многое! Одному «проблему» невозможно было решить!
    Поэтому всем 11 участникам дискуссии наилучшие пожелания в новом году.
    С уважением – jsokolov.

    8 AFTAR { 12.01.2012 в 09:10 }

    Streamflow { 11.01.2012 в 21:15 } на № 6:

    Юрий!

    «Это да. Но самую лучшую фотографию Вы отбросили»

    Юрий, я здесь не причем. В тексте на сайт она была. Но Александру, по его словам, «пришлось много повозиться», чтобы «втиснуть» материал на веб-страницу. Очевидно при «втискивании» она ушла. Я, прочитав впервые этот мат-л на сайте, обратил на это внимание. Хотел позвонить Александру, но удовлетворился тем, что в тексте Александр дал ссылку: «фотографии поверхности изломов шпилек», эта фотография там. Я думаю, это нормально.
    «Да, но почему она “отрицательная”, потому, что направлена вверх? Так я привык считать такие силы сугубо положительными»
    Юрий, Вы сейчас находитесь на поле «ГИДРО». Поэтому Ваши привычки должны временно оставить при себе. В «ГИДРО» всё что вниз – положительно.
    Силы, направленные вниз, создают работу. Это положительно. А направленные вверх – это то, что случилось на СШГЭС.

    jsokolov { 11.01.2012 в 23:47 } на № 7:
    «Для меня осталось неясным – закрылся ли затвор в ОТ при обесточивании?»

    Уважаемый «jsokolov»! Нельзя ли поподробней о затворе ОТ?
    Я в своём наивно-идиотском «открытом письме» к Кутьину «Виноваты ли шпильки …» ставил вопрос о затворе ОТ. Но кто-то из специалистов в интернете на меня цыкнул, что затвор ОТ при работающей турбине закрыть невозможно.
    На схеме АСУ ТП «РАКУРСА» затвор ОТ указан. Он что, управляется «системой автоматического управления технологическим процессом»? Или затвор находится «на складе», и ставится только когда нужно осушить ОТ?
    Вы владеете этим вопросом? Пожалуйста.

    Относительно «корректировки» «Акта по расследованию …». Очевидно, никому это уже не нужно.
    Все наверху примирились с тем, что «ОНА УТОНУЛА», а он – «БЫЛ ВЫБРОШЕН» или другое двоесловие: – «БУНТ ЕНИСЕЯ».
    Для безопасности и надёжности гидроагрегатов СШГЭС достаточно того, что при их пуске после восстановления Премьер нажмёт бутафорскую кнопку.
    Геннадий.

    9 Streamflow { 12.01.2012 в 09:22 }

    > РК находилось в зоне неустойчивого движения потока воды (Юрий назвал это бустингом, а потом экситажем.

    Для ясности еще раз: бустинг и экситаж - это разные понятия. Экситаж - возбуждение автоколебаний в напорном контуре, в который входит роторная машина (турбина, компрессор, центробежный или осевой насос). Для случая с компрессорами и насосами примерно для этого уже давно используется термин помпаж (от слова помпа - насос). Однако, как показал обсуждаемый здесь опыт, подобное возможно и для случая с расположенными в напорном контуре турбинами. То есть экситаж (от слова возбуждение) - это просто обобщение понятия помпаж на все возможные случаи, не более того.

    Бустинг - это другое. Данный термин означает запуск мощного процесса автоколебаний не от внешнего источника возмущений, что обычно и изначально происходит, а от запущенного ранее более слабого процесса автоколебаний в данной системе. То есть экситаж вполне (и как правило) может происходить без бустинга. Но когда при экситаже запускается бустинг - тогда пиши пропало :) По мои представлениям, было зафиксировано, по крайней мере, 2 случая бустинга - на втором агрегате СШ ГЭС в августе 2009 года и на ГЭС Памир-1 в феврале 2007 года, когда агрегаты улетали в потолок. В остальных случаях бустинга не было. Под подозрением случай с шестым агрегатом СШ ГЭС, но о нем имеется слишком мало информации.

    Это как при подрывах ядерных и термоядерных боеприпасов. Ядерный взрыв может произойти сам по себе. Но если ядерный взрыв инициирует взрыв термоядерного заряда - это и есть бустинг. Конечно, в напорных системах энергии совсем не те, но принцип просматривается подобный.

    10 Streamflow { 12.01.2012 в 09:51 }

    P. S. Для бустинга необходимо, чтобы было более одной зоны в пространстве параметров, где возможны автоколебания. У турбин их две, и бустинг возможен. У насосов - только одна, и при помпаже (экситаже насосов) бустинг произойти не может.

    Таким образом, возбуждение автоколебаний на турбинах - это более редкий процесс, но зато он может происходить более бурно, чем на насосах или компрессорах.

    11 Streamflow { 12.01.2012 в 09:54 }

    > Юрий, Вы сейчас находитесь на поле «ГИДРО». Поэтому Ваши привычки должны временно оставить при себе. В «ГИДРО» всё что вниз – положительно.

    Думаю, Геннадий, что тут не нужно использовать эмоционально окрашенные термины - сила ” положительная”, “отрицательная”. Просто и точно - “направленная вверх”, “направленная вниз”.

    12 AFTAR { 12.01.2012 в 10:57 }

    Согласен. А ещё точнее, проще и без эмоций: “+” и “-”.

    13 Владимир { 12.01.2012 в 12:46 }

    “Бустинг - это другое. Данный термин означает запуск мощного процесса автоколебаний не от внешнего источника возмущений, что обычно и изначально происходит, а от запущенного ранее более слабого процесса автоколебаний в данной системе”.

    О запущенном ранее более слабом процессе автоколебаний в данной системе
    Возможно, все происходило так. Сначала от вибрации (причин повышенной вибрации было множество: колебания кавитационного жгута в том числе, рассогласование работы лопаток НА и др.) разрушилась система регулирования (гидравлическая и кинематическая системы). Гидравлическая система располагается жестко на крышке турбины, а другой ее конец – на отметке 327,0 м машзала. На фото видно как были разрушены гидравлическая и кинематическая системы: шпонки, рычаги, толрепы и т.д. и даже вспомогательный сервомотор. Масло из гидравлической системы вытекло. Лопатки направляющего аппарата свободно поворачивались потоком воды и сначала пошли на полное закрытие (захлопнулись, был слышен хлопок). Направляющий аппарат имеет момент на закрытие (его можно характеризовать как самозакрывающийся), а ПИД –регулятор имел слишком крутую характеристику. Создались все условия для повторного прямого и обратного гидравлических ударов. Обороты ГА увеличились. Потоком воды засосало какое-то количество воздуха в зону под рабочим колосом (клапан впуска воздуха открылся), который оказался сначала в зоне вакуума, а затем обратным гидравлическим ударом этот воздух сжало (клапан впуска воздуха захлопнулся, лопатки направляющего аппарата открылись на 100% - заброс ГА2 в зону IV). Прямой и обратный гидравлические удары вытолкнули вращающуюся часть. По пути произошло заклинивание рабочего колеса, рассыпался турбинный подшипник, отломило верхние цапфы лопаток, разбросало лопатки направляющего аппарата, предварительно отломились их верхние цапфы, разорвало шпильки крепления крышки турбины, крепление крестовины статора генератора и т.д. Нужно учесть, что при подъеме вращающейся части гидроагрегата подпятник хоть и в масляной ванне, но должен был сгореть, то есть должно было возникнуть еще одно соединение вращающейся части с не вращающейся. Заклинивание рабочего колеса турбины, безусловно, было. И нагрев металла на фото виден. Но прежде был подъем вращающейся части гидроагрегата.
    Затворы нижнего бьефа закрывались после аварии. Перед этим водолазы расчищали пороги.

    14 AFTAR { 13.01.2012 в 06:10 }

    Владимир { 12.01.2012 в 12:46 } на № 13:

    “Затворы нижнего бьефа закрывались после аварии. Перед этим водолазы расчищали пороги”.

    Владимир, как понимать эту фразу?

    15 Владимир { 13.01.2012 в 09:35 }

    Пороги расчищались с помощью водолазов. Об этом информация была. Иначе затвор не опустится на порог.

    16 AFTAR { 13.01.2012 в 11:41 }

    Владимир { 13.01.2012 в 09:35 } на № 15:

    “Пороги расчищались с помощью водолазов. Об этом информация была. Иначе затвор не опустится на порог”.

    Спасибо, Владимир. Такая информация была. А что ещё было в ОТ кроме “мусора” в порогах? Сведений о состоянии ОТ до и после аварии нигде нет.
    ОТ ведь не просто называют “ОТСАСЫВАЮЩАЯ”. По самому определению в ней никогда ничего не должно быть.

    Геннадий.

    17 Владимир { 13.01.2012 в 12:01 }

    В отсасывающей трубе, действительно, не должно быть ничего. Но после такой катастрофы могло занести что-то потоками воды из нижнего бьефа (после того, как вода ушла из водоводов и уровень воды в отсасывающих трубах сравнялся с уровнем нижнего бьефа). А в отсасывающей трубе второго гидроагрегата вполне могли оказаться некоторые детали, например, лопатки направляющего аппарата турбины. Я там не был, поэтому точно сказать не могу.

    18 jsokolov { 13.01.2012 в 13:06 }

    Здравствуйте, Геннадий. Я никаких документов по СШГЭС не имею. Нахожусь за несколько тысяч км от станции. Поэтому я просил, чтобы кто-нибудь сообщил о положении нижнего затвора в ОТ. По верхнему понятно – закрывали аварийно! Наверное, и по нижнему также. Потом закрыли, когда воду откачивали. Я предложил, чтобы иметь сигнал на закрытие верхнего затвора при выводе агрегата из действия. Второй затвор закрывать можно не обязательно автоматически, и скорее даже нельзя это делать – вдруг закроют при работающем агрегате или «сам закроется» (запрет на «дурака» должен быть).
    Но это уже не принципиально сейчас. Важно, чтобы на станции понимали о «вероятной возможности повторения аварии». Менять нужно многое. Принципиально система НЕУСТОЙЧИВА в работе. Наверняка «темнят по агрегату №6». Мне кажется с креплением что-нибудь случилось. Селезнёв В, С. «обещает» 100 датчиков поставить! Читали статью? Я сегодня «беру тайм-аут» на дня три. Нужно думать ещё, почему лопнули цапфы лопаток НА- диаметром 300 мм!!! Я смотрел вчера, что у нас «квартет» остался. Народ «устал», наверное. Но я «лампочковой болезнью» не страдаю! Давайте продолжим. Больше, видимо, некому в России. Начальники боятся «выносить сор из избы»- место можно потерять! А скорее, многие просто нужной квалификации не имеют. А кто «красную» кнопку нажимает – это ему нравится , наверное. А кто сдал в металлолом аварийное оборудование – это вообще «злоумышленники 21 века!» С наступающим Новым годом всех по «старому стилю» - jsokolov.

    19 jsokolov { 20.01.2012 в 20:47 }

    Прочитал ещё раз «Акт». Например:

    «0,4 – 0,8 Гц – определяющая частота вертикальных вибраций корпуса ТП (турбинного подшипника), осевого усилия и пульсаций давления во всех точках проточного тракта турбины (кроме пульсаций под крышкой турбины, где наряду со жгутовой частотой определяющими являются частоты 4,76 и 200 – 300 Гц). Определяющей частотой радиальных вибраций корпуса ТП и биения вала является оборотная частота.»

    Далее:

    «Работа турбины сопровождается сильными гидравлическими ударами в проточной части и значительными шумами. Размахи пульсаций давления в спиральной камере и отливной трубе достигали 15-22 м.вод. ст., а под крышкой турбины – 36 м. водяного столба, вертикальная вибрация ТП – 230 мкм, колебания мощности генератора 18-20 МВт, пульсация осевого усилия – 150 т.с. Несколько возрастают (до 100-120 мкм) радиальные вибрации ТП и биение вала (до 0,6-0,7 мм). Воздух с шумом засасывается под РК. ….. В случае затопления машинного зала и исчезновения напряжения в цепях защит, сигнализации и цепях управления алгоритм закрытия НА не действует. …. От действия напора воды , вращающейся крестовины и ротора ГА2 было разрушено здание машинного зала. ….Громкий хлопок и увидели выброс столба воды…ГА10 – крестовина, фиксирующая подшипник генератора, повёрнута на полметра…»

    Я привёл эти цитаты фактов, отображённых комиссией Кутьина, чтобы показать отсутствие каких-либо «сверхъестественных» сил, предшествовавших аварии.
    «Громкий хлопок» - это скорость звука при разрыве шпилек и цапф НА. Кстати, о разрыве цапф ничего не нашел в Акте! Воздух подсасывался под РК – это разрыв потока воды при закрытии лопаток НА с образованием разряжения и процесса кавитации, что и вызывало пульсацию давления в РК и ОТ, и видимо, с последующим «всплытием» ротора с касанием крышки! Даже если лопатки НА закрылись бы полностью, а потом снова открылись бы (непонятно почему бы это могло случиться), то возникшая сила на крышку агрегата не превысила бы максимум 11700 тонн! Этого недостаточно, чтобы разрушить шпильки и ещё оторвать цапфы лопаток НА диаметром 300 мм!!!
    Поэтому, чтобы не расписывать всё, что мы уже обсудили, я хочу подчеркнуть следующее: я придерживаюсь мнения обсуждать причины аварии только с позиций положений «КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ И СИЛ ИНЕРЦИИ».
    Ротор агрегата имеет три степени свободы: вращение вокруг вертикальной оси, горизонтальные перемещения в упругих подшипниках и вертикальное перемещение. А основное свойство гироскопа с тремя степенями свободы в случае, когда главный момент внешних сил относительно неподвижной точки равен нулю, заключается в сохранении неизменного направления оси гироскопа к инерциальным осям. Если на гироскоп действуют внешние силы, то ось гироскопа перемещается в пространстве – прецессирует.
    Ротор имеет связь с опорным кольцом статора турбины через упругие подшипники (нижний подшипник закреплён болтами, а верхний крестовиной к крышке, которая шпильками крепилась к опорному кольцу статора турбины). Ранее я писал о «коэффициенте связанности» Л. И. Мандельштама, о принципиальном значении «фазы», а также о явлении биений, когда энергия колебаний от одного «маятника» перекачивается к другому и обратно (при близких значениях частот). Агрегат работал 82 минуты рядом с границей нерекомендуемой зоны 2 и 25 секунд в зоне 2, где возможно «всплытие» ротора и сила трения в подшипниках не вносит затухания колебаний ротора. Происходит изменение параметра системы колебаний, что создаёт возникновение параметрического резонанса и скачкообразное увеличение амплитуды колебаний. В момент касания РК о крышку турбины происходит резкое изменение вращающего момента РК и возникают дополнительные высокочастотные вибрации оси-вала ротора – нутации. Эти колебания за счёт «большой связи» передавались на опорное кольцо статора турбины. Практически мгновенно были разрушены цапфы лопаток НА и шпильки крепления крышки. Колебания опорного кольца происходили вокруг диаметров (это объясняет высоту излома шпилек и их расположение).
    В связи с этим я думаю, что и на агрегате №6 возможно произошло разрушение опорного кольца. Если это подтвердится, то значит МЫ на правильном пути. И зря руководители станции «темнят». Нужно обязательно провести «независимое» рассмотрение аварийной ситуации на агрегате №6, а тем более на агрегате №2! А для этого нужно решение Правительства или хотя бы Министерства энергетики, чтобы обеспечить финансирование выполнения необходимых работ. Только восстановительные работы оцениваются около 40 миллиардов рублей, не считая недополученной электроэнергии.
    Ещё приведу одну цитату:

    « объясняет директор Геофизической службы СО РАН д.г.-м.н. В. С. Селезнёв.
    Длительная, полугодовая работа привела к созданию принципиально новой технологии – сейсмической диагностики, позволяющей контролировать поведение такой сложной колебательной системы, как ГЭС. Хотя и сейчас, я думаю, не найдётся физика, который бы сумел полностью описать те процессы, которые там происходят».

    Около 100 датчиков предполагается установить на СШГЭС. Я полагаю, что нужно согласовать их установку со специалистами, например, концерна «Силовые машины» - авторами установочного чертежа агрегатов. На этом, наверное, мне нужно заканчивать.
    Мы – это 11 участников дискуссии. С уважением ко всем – jsokolov.

    20 Streamflow { 20.01.2012 в 22:59 }

    “объясняет директор Геофизической службы СО РАН д.г.-м.н. В. С. Селезнёв.
    Длительная, полугодовая работа привела к созданию принципиально новой технологии – сейсмической диагностики…”

    Которая нисколько не помешала разрушению уже третьего по счёту агрегата СШ ГЭС по одной и той же причине - шестого (потерю других агрегатов, кроме второго, при катастрофе, как опосредованную, я здесь не считаю).

    В связи со спам-атакой все комментарии со ссылками автоматически отправляются на модерацию. Разрешенный HTML-код: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>