Саяно-Шушенская ГЭС и закон о промышленной безопасности

«То, что Ростехнадзор хорошо справился с ролью топора, топорно проведя расследование причин аварии 2009 года на Саяно-Шушенской ГЭС, - это очевидно. Но зачем же таким тупым топором да по энергетике? Может произойти короткое замыкание и наступить реальный конец света. И не только света от СШГЭС. Обесточатся даже кнопки для голосования». Именно об этом говорит почетный энергетик России Геннадий Рассохин в своей новой статье, любезно предоставленной им редакции «Плотина.Нет!»:

1. Аварии вне закона

Первая «декада» текущего века «ознаменовалась» крупными авариями технических устройств на объектах электроэнергетики.

05.10.2002 года на Каширской ГРЭС произошла авария, приведшая к полному разрушению турбоагрегата № 3 мощностью 300 МВт с повреждением фундамента и обрушением кровли над продольной осью здания станции в четырех пролетах [1].

17.08.2009 года на Саяно-Шушенской ГЭС произошла авария с гидроагрегатом № 2 мощностью 640 МВт, ставшая крупнейшей в истории не только отечественной, но и мировой гидроэнергетики. Разрушена самая мощная в стране электростанция, на своих рабочих местах погибли 75 человек обслуживающего и ремонтного персонала станции. Экономический, экологический и моральный ущерб от аварии огромный.

Авария на Саяно-Шушенской ГЭС повторила точно такую же аварию, но меньшую по масштабам, у наших соседей в Таджикистане [2]. 05.02.2007 года на ГЭС «Памир-1» при аварии с гидроагрегатом № 1 мощностью 7 МВт был полностью затоплен машинный зал и все агрегаты станции.

Эти аварии названы вместе потому, что предотвращать подобные аварийные ситуации, минимизировать последствия от них, призван «Закон о промышленной безопасности …» (№ 116-ФЗ) [3].

Закон принят в 1997 году, задолго до этих аварий. По Закону опасным производственным объектом считается предприятие, на котором «используется оборудование, работающее под избыточным давлением более 0,07 мегапаскаля: а) пара, газа (в газообразном и сжиженном состоянии); б) воды при температуре нагрева более 115 градусов Цельсия» [3]. В соответствии с Законом эксплуатация такого оборудования находится под надзором Ростехнадзора.

На Саяно-Шушенской ГЭС, «замкнувшей» череду энергетических аварий в первой декаде века, «под надзором Енисейского управления Ростехнадзора находятся шесть эксплуатируемых опасных производственных объектов (ОПО): …, на которых находятся 25 воздухосборников, 13 сосудов воздушных, 13 сосудов масловоздушных, 24 баллона, а также на указанных площадках расположено 8 кранов, 15 лифтов и 22 трансформатора» [4]. Как видим, СШГЭС – это не один опасный объект, а шесть опасных объектов со 120-ю техническими устройствами, имеющими по Закону признаки потенциальной опасности. Но среди этих 120-и опасных технических устройств нет, ни одного из 10-и гидроагрегатов станции.

И турбоагрегат № 3 на Каширской ГРЭС также неподнадзорен Ростехнадзору.

Таким образом, Закон не нацелен на предупреждение аварий на технических устройствах, подобных этим агрегатам. Закон не видит особой опасности в их эксплуатации.

Следующим за Законом № 116-ФЗ идет Закон «О безопасности гидротехнических сооружений» (№ 117-ФЗ) [5], принятый также в 1997 году. Но и он не распространяется на гидроагрегаты. Он имеет в виду «гидротехнические сооружения - плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники …» [5].

После аварии на СШГЭС Закон № 116-ФЗ пересматривался несколько раз. Последние поправки внесены в Закон в начале текущего года. Но и при этих поправках не вспомнили, ни о ТА-3 Каширской ГРЭС, ни о ГА-2 Саяно-Шушенской ГЭС. И на сегодняшний день (как и вчера) турбоагрегаты и гидроагрегаты на электростанциях страны остаются под «юрисдикцией» только одного закона – закона Мёрфи («закона подлости», «закона бутерброда»): - «если есть вероятность того, что какая-нибудь неприятность может случиться, то она обязательно произойдет».

2. Как «уставала» сталь

Почему безопасные (по Закону) агрегаты вдруг становятся такими опасными, приносят столько бед и уносят столько жизней? Ответ на этот вопрос должны были дать результаты расследования причин этих аварий.

Нет доступных сведений о результатах расследования аварии с ТА-3 на Кашире. На ГЭС «Памир-1» ротор гидроагрегата № 1 вышел из своей шахты якобы из-за мощного гидроудара, случившегося под рабочим колесом турбины. При этом физическую природу удара такой мощности, сорвавшего крышку турбины и вынесшего в сборе весь ротор агрегата из шахты, расследователи не объяснили. И о состоянии отсасывающей трубы, где случился этот удар в момент аварии, сведений нет [2].

По аварии на СШГЭС было распоряжение Правительства: расследовать, установить причины, определить виновных, и результаты обнародовать. В комиссию по расследованию вошли самые высокие специалисты Ростехнадзора. К работам по расследованию (по словам председателя комиссии) были привлечены «шесть докторов, 14 кандидатов. Есть пять заключений от Академии (наук)» [6]. В самой комиссии был доктор физико-математических наук, профессор. И председатель комиссии - тоже кандидат.

Команда с таким высоким статусом и ученостью была обязана установить истинные причины аварии и указать на те факторы опасности при эксплуатации агрегата, наличие которых вызвало бы необходимость включения агрегата в перечень потенциально опасных в Законе № 116-ФЗ. Однако ничего этого комиссия не выполнила.

В соответствии с заключением комиссии основной причиной аварии явилась усталость металла шпилек крепления крышки турбины гидроагрегата вследствие повышенной горизонтальной (радиальной) вибрации турбинного подшипника. «Уставшие» шпильки внезапно порвались под напором воды на крышку турбины и агрегат весом почти в две тысячи тонн «был выброшен» из своей шахты. (Этим «был выброшен» мощный агрегат - гордость советской, российской гидроэнергетики - был приравнен к пробке на бутылке шампанского).

Увидев разорванные шпильки, комиссия ограничилась только их исследованием и расследованием того, как они «уставали». В заключении нет и намека на какие-то особые факторы потенциальной опасности агрегата. Только естественное старение (накопленная усталость металла), форс-мажор («Бунт Енисея») и (ну кто бы сомневался!) – Чубайс.

Лучше бы такие результаты комиссия не обнародовала. Акт по результатам расследования войдет в историю как нерукотворный памятник верхоглядству российского технического надзора в его сегодняшнем формате.

Вот эти шпильки.

Изломы шпилек доктора от центральной науки по технологии машиностроения («ЦНИИТМаш») определили как «усталостные». Слесари-обходчики и слесари-ремонтники по оборудованию электростанций, на практике знакомые с технологией машиноломания, называют такие изломы «оторвано с мясом».

Разрывы шпилек произошли сверху. Сорваны (сбиты) верхушки шпилек с гайками. Спрашивается, причем здесь радиальная вибрация, причем здесь усталость от этой вибрации?

Не надо перелистывать лекции по сопромату со второго курса школы, достаточно проделать такой «следственно-научный» эксперимент: вбить в доску гвоздь на треть его длины и покачать за шляпку из стороны в сторону. И если, действительно, при изломе гвоздя в пальцах останется только его шляпка, то к заключению комиссии вопросов нет.

И помимо этого, к такому заключению много вопросов:

1. Крышка турбины и весь агрегат собраны на болтах, шпильках и штифтах. Сама крышка состоит из четырех секторов. Сектора имеют фланцевые разъемы, скрепленные болтами. Корпус турбинного подшипника состоит из двух половин, также собранных на болтах. Корпус подшипника крепится к самой крышке тоже болтами. Почему же от вибрации подшипника, установленного в центре крышки (диаметр крышки почти девять метров), пострадали только самые дальние от него «скрепы», а остальные остались целыми?

2. Как видно на чертеже (сечение «Е-Е»), отверстия во фланце крышки турбины под шпильки рассверлены на диаметр больший диаметра шпильки. Это делается для того, чтобы при монтаже обеспечить передвижку крышки в концентричное с валом положение. После окончательного центрирования и раскрепления крышки ее штифтуют несколькими припасованными штифтами, поставляемыми вместе с турбиной (позиция 50 в сечении «Ж-Ж»). Таким образом, усилия при горизонтальном (радиальном) перемещении крышки на шпильки не передаются. Они передаются на эти самые штифты. Почему комиссия умолчала о степени (проценте) «усталости» этих штифтов? Кстати, и корпус турбинного подшипника крепится к крышке турбины также с установкой припасованных штифтов.

3. Из В.И. Брызгалова - табл. 46 [7].

По результатам натурных испытаний турбины было установлено, что во всех случаях двойная амплитуда радиальной вибрации крышки турбины в 5÷7,5 раз меньше двойной амплитуды радиальной вибрации турбинного подшипника. Вкладыши турбинного подшипника резиновые, резина является эффективным гасителем ударов и вибрации.

По данным о состоянии ГА-2 непосредственно перед аварией двойная амплитуда вибрации корпуса турбинного подшипника была на уровне 600÷840 мкм [4]. Следовательно, двойная амплитуда вибрации крышки турбины и шпилек на ней фактически не могла быть больше 170 мкм.

Не понятно, какие могли быть основания приписать такие разрушительные для шпилек последствия от такой сравнительно небольшой их вибрации.

4. Повышенную горизонтальную вибрацию фиксировал только один датчик – датчик «ТПНБ» (Турбинный Подшипник, Нижний Бьеф). Следовательно, повышенная вибрация была только со стороны нижнего бьефа, а шпильки «уставали» все, по всему периметру их установки. Непонятна такая огульная экстраполяция усталости на шпильки, которые не вибрировали.

Короче: доктор, подписавший заключение по исследованию шпилек, уподобился мадам Горбунковой: - «У него там не закрытый, а открытый перелом!». Фактически никаких трещин усталости до утра 17-го августа на шпильках не было. Об этом свидетельствуют, в том числе, и участки с цветами побежалости на поверхности изломов представленных шпилек. Цвета побежалости образуются только не «свежих» изломах.

Вот ротор цилиндра среднего давления (РСД) турбины К-300-240 ЛМЗ турбоагрегата № 3 Каширской ГРЭС. Диаметр вала ротора 650 мм., вал изготовлен из высокопрочной роторной стали.

Вполне возможно, что «очагом» разрушения турбины были тоже уставшие шпильки. Тем более, их на горизонтальных разъемах трех цилиндров турбины не 80, как на ГА-2 СШГЭС, а 265 шт.

Вполне возможно, но маловероятно.

3. Когда «усталые» турбины из глубины идут наверх

На рисунке рабочее колесо поворотно-лопастной гидротурбины (ПЛ-турбины). У моряков такая конструкция называется винтом регулируемого шага - «ВРШ». В падающем на неё сверху потоке воды – это турбина, при вращении в «стоячей» воде – это гребной винт, при вращении в колодце (в трубе с водой, запертой снизу) – это экструдер (extrusio - выталкивание).

На следующем рисунке – макет радиально-осевой турбины ГА-2 СШГЭС. В отличие от турбины на предыдущем рисунке она имеет не 5, а 16 лопастей.

При такой конструкции турбин, при такой способности их к перевоплощению, роторы гидроагрегатов имеют опасную тенденцию к подъему – всплытию.

Что помешало академикам при выдаче пяти заключений заглянуть лишний раз в учебники и прочитать разделы, посвященные подъему роторов гидроагрегатов? Или хотя бы в статью профессора МЭИ Мираба Орахелашвили «О случаях самопроизвольного подъема роторов радиально-осевых гидротурбин» в журнале «Электрические станции» № 7 за 1958 год [8].

4. И в заключение ещё раз о «топоре»

В порядке обсуждения обнародованных результатов расследования аварии на СШГЭС несправедливо будет обойти «словами благодарности» нашу Думу.

После аварии некоторые функционеры из Думы выступили с предложением:

«Для того, чтобы в нашей стране все нормально и бесперебойно функционировало, постоянно нужен внешний контроль. То есть Ростехнадзор, который раз в три года приходил и проверял состояние станции, должен выступить в роли "топора", который постоянно висит над руководством станции».

То, что Ростехнадзор хорошо справился с ролью топора, топорно проведя расследование причин аварии, - это очевидно. Но зачем же таким тупым топором по энергетике? Может случиться короткое замыкание и наступить реальный конец света. И не только света от СШГЭС. Обесточатся даже кнопки для голосования.

Вместо того, чтобы творить благозаконие, размахивать над энергетиками топором - это экстремизм.

Геннадий Рассохин,
специально для "Плотина.Нет!"

Ссылки:

1. Авария на Каширской ГРЭС http://rutube.ru/video/71a5162a48b0fb4ba91cd6b93a80f216/

2. Авария на ГЭС «Памир-1» Таджикистан. http://news.mail.ru/incident/1250746/

3. Федеральный Закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ, принят Государственной Думой 20 июня 1997 г.

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. Федеральный Закон «О безопасности гидротехнических сооружений» № 117-ФЗ, принят Государственной Думой 21 июля 1997 г.

6. Пресс-конференция Кутьина

7. Брызгалов В.И. «Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций». Сибирский ИД «Суриков», 1999, 560 с.

8. Орахелашвили М.М. О случаях самопроизвольного подъема роторов радиально-осевых гидротурбин – «Электрические станции», 1958, № 7

9. Г. Рассохин «О подъеме роторов гидроагрегатов» - «Энергетик» № 11, 2012 г.