Брызгалов В.И. Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций

Подождите немного. Документ загружается.

469

Рабочие колеса турбин Красноярской ГЭС можно было доста-

вить на стройплощадку по железной дороге, но их необходимо было

бы разделить на четыре части. При этом потребовались бы специаль-

ные железнодорожные транспортеры, а кроме того, негабаритность

этого железнодорожного груза достигла бы IV степени, что требует

особых условий для продвижения такого груза и соответствующих

издержек.

Применение цельных РК упрощает их конструкцию и снижает

вес, уменьшает продолжительность монтажных работ и повышает

надежность турбин и энергетическую эффективность, что стало

возможным в результате правильно разработанной водной транс-

портной схемы доставки РК от завода до строительства ГЭС через

Северный морской путь. Такой проект в отечественной практике

гидростроительства был разработан впервые для Красноярской ГЭС.

Для этого на р. Неве у завода был сооружен специальный пирс, на

который готовые рабочие колеса турбин на специальных самоходных

тележках доставлялись непосредственно из цеха по специальным

железнодорожным путям. С заводского пирса РК перекатывались на

палубу речной баржи и доставлялись в морской порт, где перегру-

жались в трюм специально переоборудованных морских лихтеров.

Лихтеры транспортировались через систему Беломоро-Балтийского

канала, Белого моря и Северного морского пути до устья р. Енисей

Рис. 7.2 Причал разгрузки рабочих колес с водного транспорта

на Красноярской ГЭС

470

и по Енисею до створа строительства Красноярской ГЭС. В трюме

лихтера размещались два РК и две крупногабаритные (также с целью

повышения надежности) неразрезные ванны подпятников гидроге-

нераторов. В непосредственной близости от монтажной площадки

ГЭС был построен специальный причал для лихтеров с мостовым

краном грузоподъемностью 260 т (рис. 7.2). От причала на монтаж-

ную площадку были проложены четырехколейные железнодорож-

ные пути, по которым РК доставлялись на самоходных тележках на

монтажную площадку (рис. 7.3).

Рис. 7.3 Перекатка рабочих колес турбин Красноярской ГЭС от причала

на монтажную площадку

Несмотря на кажущуюся сложность и громоздкость транс-

портной схемы РК турбин и дополнительные затраты на сооружение

заводского пирса и причала на ГЭС, эта схема себя оправдала, так

как обеспечила условия для высокой надежности гидротурбин Крас-

ноярской ГЭС. Этот очевидный эффект был воспринят не всеми про-

ектными организациями одинаково. В частности, для Усть-Илимской

ГЭС, спустя два года после успешно реализованной транспортной

схемы доставки РК на Красноярскую ГЭС, настойчиво разрабатывался

вариант изготовления разрезных РК с доставкой железнодорожным

транспортом. Участие эксплуатационников Красноярской ГЭС в

471

дискуссии по этому вопросу имело решающее значение. Для Усть-

Илимской ГЭС был принят вариант неразрезных РК турбин с

доставкой их от завода водным транспортом на р. Ангару также

через Северный морской путь. Для перевозки РК Саяно-Шушенской

ГЭС транспортная схема не дискутировалась, она была принята без

Рис. 7.4 а) буксир с баржей, на которой находятся первое временное РК

и ванна подпятника Саяно-Шушенской ГЭС, на подходе

к судоподъемнику Красноярской ГЭС с нижнего бьефа;

б) камера судоподъемника

472

оговорок, исходя из положительного опыта, полученного на Красно-

ярской ГЭС, с внесением некоторых улучшающих поправок в части

применения морских и речных транспортных и погрузочных средств.

Кроме того, в транспортной схеме был задействован судоподъемник

Красноярской ГЭС, через который на речных баржах переправлялись

РК Саяно-Шушенской ГЭС вверх по р. Енисей (рис. 7.4). Значитель-

ная заслуга в успешной реализации водной схемы перевозки РК

гидротурбин наряду с Ленгидропроектом принадлежит многим

учреждениям Минморфлота и Минречфлота РСФСР.

Доставленное на строительную площадку ГЭС оборудование

нуждается в обеспечении необходимых условий для хранения и

монтажа. Идеальная схема монтажа оборудования – с “колес” –

далеко не всегда осуществима. Однако первоначальным проектом

этот вопрос для Красноярской ГЭС проработан не был. Предмон-

тажный цикл содержания оборудования имеет большое значение

для будущей его эксплуатации. Поэтому этот цикл нуждается в

тщательной проектной проработке и должен быть важной составной

частью проекта создания ГЭС.

В частности, статоры гидрогенераторов Красноярской и Саяно-

Шушенской ГЭС, имеющие водяное внутрипроводниковое непос-

редственное охлаждение обмотки, испытывались на заводе на

гидравлическую плотность. Поскольку конфигурация стержней

обмотки сложная, удалить всю воду из неё было невозможно. Поэтому

во избежание замерзания воды и, соответственно, повреждения

водяного тракта транспортировка статоров в морозный период была

запрещена. Однако монтаж генераторов планировался круглогодично,

поэтому поставка статоров должна была производиться по времени

с большим упреждением, а для этого необходимо было обеспечить

соответствующее их хранение и в зимнее время.

На качество изоляции обмоток гидрогенераторов, зеркальных

поверхностей дисков их подпятников, других ответственных узлов

может серьезно повлиять длительность хранения и температурно-

влажностные условия содержания. Для гарантированного хранения

необходимы специальные склады, обеспечивающие такие условия

содержания оборудования. Это важно еще и потому, что правильная

организация заказчиком специального хранения оборудования иск-

лючает подавляющую часть вопросов, которые возникают в конф-

ликтных ситуациях, когда завод может снять свои гарантии при

вводе в действие ответственного и, в особенности, уникального обо-

рудования по мотивам неудовлетворительного его хранения.

На Красноярской ГЭС эксплуатационниками были сформу-

лированы требования по созданию специальных складских помеще-

ний с регулированием в них температуры и влажности окружающей

среды для хранения четырех гидрогенераторов. Склады были за-

473

проектированы и построены. Они имеют съемное кровельное пе-

рекрытие с господствующим над ними козловым краном грузо-

подъемностью 120 т. В результате была обеспечена сохранность

заводского состояния ответственных узлов гидрогенераторов, по

этому поводу в период монтажа не было претензий со стороны шеф-

монтажников, и это позволяло вести монтаж высокими темпами, что

является подтверждением правильно принятых решений.

Чисто экономическая эффективность подобных мероприятий

видна из следующих цифр. От общей стоимости оборудования

Красноярской ГЭС стоимость гидрогенераторов составляет 30%.

Сметная стоимость предмонтажной ревизии составляет 3%, т.е. на

ревизию гидрогенераторов пришлось бы затратить около 1% от

стоимости всего оборудования (затраты могли и превысить расчетные

по смете). В результате специального хранения гидрогенераторов

затраты на их предмонтажную ревизию не потребовались. Затраты

на мероприятия по специальному хранению гидрогенераторов со-

ставляют всего лишь 0,3% от общей стоимости оборудования [44].

То есть меры, благодаря которым было сохранено отличное техни-

ческое состояние наиболее уязвимых и ответственных узлов гид-

рогенераторов, оказались и экономически целесообразными.

Проекты производства монтажных работ энергетического

оборудования на гидротехническом строительстве во многих

случаях по глубине, содержанию и тщательности проработок, а,

главное, по взаимоувязке со строительными работами уступают

проектам производства работ, выполняемых строительными органи-

зациями по укладке бетона, возведению строительных и метал-

лических конструкций. Монтажные работы гидросилового и элект-

ротехнического оборудования нуждаются в проектировании с такой

же ответственностью, в особенности это относится к пусковому

периоду уникального оборудования, где свойства материалов, из

которых оно создано, очень высоко использованы (нагружены).

Поэтому в период монтажа оборудования должна быть высокая

готовность строительных конструкций, технологических помещений

и их отделочных работ, а таких требований проекты производства

монтажных работ не содержат. Совершенно недопустимо осущест-

влять монтаж оборудования в недостроенных зданиях, где оно

подвержено воздействию атмосферных осадков, отрицательной тем-

пературы и сильному запылению.

На Красноярской ГЭС по предложению эксплуатационников

заблаговременно была начата подготовка и проектные проработки

пусковой схемы первых агрегатов и общестанционных устройств, где

было отведено значительное место разработке условий, обеспе-

чивающих проведение монтажных работ энергетического обо-

рудования с высоким качеством. Эти проработки были успешно

474

реализованы благодаря творческому сотрудничеству эксплуата-

ционников, монтажников и строителей.

Одна из особенностей подхода к решению такой непростой

проблемы – пуска первых агрегатов в условиях интенсивного раз-

ворота строительно-монтажных работ – заключалась в том, что путем

заблаговременных проектно-компоновочных решений были созданы

условия для обеспечения завершенности минимально необходимых

технологических помещений. Одновременно со строительством зда-

ния ГЭС и плотины строились и отделывались помещения для зак-

рытых распредустройств, аккумуляторных батарей, маслохозяйства,

компрессорных, центрального пульта управления, устройств водо-

подготовки и т.п.

На Красноярской ГЭС впервые в стране в практике монтажа

крупных гидроагрегатов работы проводились в постоянном ма-

шинном зале, где оборудование было защищено от атмосферного

воздействия. Это благоприятно сказалось на ускорении сроков,

сокращении затрат и повышении качества монтажных работ.

Например, такая операция, как сушка обмотки статора для обес-

печения её испытаний повышенным напряжением 34,5 кВ (ГОСТ

для заводских испытаний U

исп

= 2 U

+ 3), до опускания ротора

занимала всего несколько часов. Это стало возможным как благо-

даря высокой готовности помещений, так и в результате специальной

организации хранения гидрогенераторов. Ни на одной крупной

гидроэлектростанции до Красноярской ГЭС указанные испытания

изоляции обмотки статоров не производились из-за опасения её

пробоя по причине недопустимого увлажнения.

Обеспечить сушку обмотки статора, пока не смонтирован ротор,

практически невозможно, для этого потребовалось бы очень много

времени и пришлось бы создавать специальный и мощный источник

энергии. Невыполнение такой важной операции, как испытание

изоляции обмотки статора повышенным напряжением до опус-

кания ротора, является серьезным упущением технологии монтажа,

влияющим на последующую надежность гидроагрегата, поскольку

это испытание позволяет произвести отбраковку потенциально

дефектных участков (стержней) обмотки. После монтажа (опус-

кания) ротора по ГОСТ уровень испытательного напряжения тре-

буется снизить U

исп

= (2 U

+ 3)

0,8, т.е. применительно к гидроге-

нераторам Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС, где U

= 15,75 кВ,

испытательное напряжение для данного случая равно 27,6 кВ – это

снижение на 25% для выявления дефектов изоляции существенное.

На Саяно-Шушенской ГЭС, несмотря на то, что изготовление

статоров гидрогенераторов производилось не на заводе, а непосредст-

венно на месте их установки в более сложных условиях – в здании

ГЭС под временным шатром, все требования ГОСТа по испытаниям

475

повышенным напряжением изоляции обмоток статоров строго

соблюдались. Это стало возможным благодаря также специальной

организации хранения стержней обмотки статоров, по аналогии с

Красноярской ГЭС. Убедительный её опыт был использован, и спе-

циальные склады предусматривались сразу в составе проекта базы

хранения и комплектации основного оборудования Саяно-Шу-

шенской ГЭС. Исключение было сделано только для первых статоров,

и то не по уровню испытательного напряжения, а лишь по техно-

логической последовательности. Испытания повышенным напря-

жением 34,5 кВ проводились на этих статорах после опускания

ротора из-за сильного отставания монтажных работ от пускового

графика. При этом следует отметить, что опасений, причиной ко-

торых бывает недопустимая влажность изоляции, в данном случае

не было, так как условия хранения обмотки гарантировали соблю-

дение заводских требований.

Процесс строительного производства может существенно пов-

лиять на снижение надежности вводимого в эксплуатацию оборудо-

вания, если в проекте производства работ специально не проработать

этот вопрос. В особенности это касается электротехнических уст-

ройств, их электрической изоляции, релейной аппаратуры, электро-

ники, автоматики и механизмов турбин, генераторов и других

аппаратов, где имеются контактные устройства, трущиеся или сты-

кующиеся поверхности с высокоточной обработкой. Если они

подвержены загрязнению из-за выполняемых вблизи пылеобра-

зующих работ, то сбои в их работе непременно произойдут. Произ-

водство пылеобразующих работ несовместимо с монтажом и наладкой

энергетического оборудования, и не только на ГЭС.

Однако при правильной и заблаговременной организации та-

ких работ, что должно быть специально предусмотрено проектом, при

тщательно продуманной технологической последовательности всех

операций возможно реальное совмещение строительного, монтажного

и наладочного производства.

На Красноярской ГЭС, за редким исключением, такая органи-

зация работ была успешно реализована в пусковой период стройки.

До пуска агрегата все пылеобразующие работы вблизи него закан-

чивались, поверхности, образующие внутренний объем агрегата,

тщательно отделывались, им придавалась стойкость к темпера-

турному и механическому воздействию воздуха, что очень важно,

поскольку при работе генератора его системой вентиляции создает-

ся высокоскоростной напор воздуха.

Было установлено, что там, где требования строительной

“гигиены” агрегата не выдерживались, частицы пыли плотно оседали

на активных частях гидрогенераторов, создавая тепловую изоляцию,

и эффект охлаждения существенно снижался.

476

На Саяно-Шушенской ГЭС в полной мере опыт Красноярской

ГЭС внедрить не удалось из-за неудачного проекта производства

строительных работ, по которому через монтажную площадку здания

ГЭС была организована бетоновозная автомобильная дорога для

доставки бетона к возводимым конструкциям, расположенным

между плотиной и зданием ГЭС (рис. 7.5). Бетоновозная дорога, как

бы за ней ни ухаживали, не может исключить пылеобразования при

движении автомобилей. Место сборки механизмов агрегатов с вы-

сокоточной обработкой поверхностей скольжения подшипников,

подпятников, а также полистового монтажа обода ротора находилось

непосредственно у дороги. По этой же причине (из-за сквозного

проезда) машзал был вынужденно открыт, поэтому сильными

сквозняками абразивные частицы заносились на все оборудование

здания ГЭС, хотя агрегаты и находились под шатрами. Кроме того,

оборудование подвергалось сильному воздействию атмосферной

влаги из-за отсутствия кровли постоянного машинного зала, посколь-

ку шатры были негерметичны.

Рис. 7.5 Монтажная площадка здания Саяно-Шушенской ГЭС.

Бетоновоз проезжает через монтажную площадку

Таким образом, для гидроэлектростанций, как и любого другого

строящегося объекта, а для имеющего уникальное оборудование в

особенности, требуется разработка специальных проектов транс-

портировки, хранения и монтажа оборудования, учитывающих его

специфику. От того, насколько проекты продуманы, насколько в них

477

использован опыт эксплуатации, зависит надежность, и не только на

ранней стадии создания, крупных ГЭС, а также их эффективность в

последующей эксплуатации.

7.3 Пусковые комплексы

Ускорение фондоотдачи, сокращение сроков “омертвления”

инвестиций – одна из самых важных задач в строительстве. Это

особенно относится к созданию крупных ГЭС, где основные сооруже-

ния требуют выполнения больших объемов строительно-монтажных

работ и времени на их возведение. Большая продолжительность

строительства гидроузлов с высокими бетонными плотинами (Брат-

ской, Красноярской, Саяно-Шушенской и других ГЭС) во многом

является следствием организационных и технологических условий –

необжитые районы строительства, отсутствие коммуникаций, узкие

каньоны рек, что сокращает возможности расширения фронта работ,

интенсификации их темпов (табл. 86).

Таблица 86

Из таблицы видна особенность строительства Саяно-Шушен-

ского гидроузла, заключающаяся в концентрации больших масс

бетона на сравнительно небольшой строительной площадке [75]. Это

подкрепляет аргументы, объясняющие большую продолжительность

строительства крупных сооружений технологическими причинами.

Интенсивность инвестиций также имеет существенное зна-

чение, но не решающее. Длительность строительства огромных со-

оружений – это их свойство, и его следует признавать как факт.

Однако ещё достаточно сильны кабинетные представления о том, что

можно эффективно и в короткие сроки выполнить большие объемы

строительно-монтажных работ, вовлекая огромные трудовые ресурсы

и массу техники. На деле это приводит к кризисной бытовой и со-

Наименование

строительства

Площадь

строительной

площадки,

тыс. м

Объем бетона,

уложенный в

гидроузел,

тыс. м

Удельный объём

бетона на 1 м

площади

стройплощадки,

/м

Саяно-Шушенская ГЭС 200 9500 47,5

Красноярская ГЭС 170 5500 32,3

Братская ГЭС 130 4900 37,6

Куйбышевская ГЭС 350 7050 20,1

478

циальной ситуации на стройке, к повышенной текучести рабочей си-

лы и снижению профессионализма работающих. В этих условиях

нельзя рассчитывать на высокое качество работ и избежать равнодушия

к делу, что сильно подрывает репутацию гидроэнергостроительства.

Стимулом негативного характера является принятая в гидро-

энергетике (и в электроэнергетике в целом) практика государст-

венной отчетности строительно-монтажных организаций и дирекций

строящихся электростанций за введенную установленную мощность

агрегата. Это приводит к тому, что агрегаты вводятся в эксплуатацию

без водохранилищ на недопустимо низких напорах, а котло- и

турбоагрегаты очень часто без топливоподачи и дымовых труб, во

временных помещениях и т.п., после чего такая электростанция

длительное время не может достичь проектной выработки электро-

энергии. Только в энергетике введенная в эксплуатацию мощность

не выражается в виде товара – киловатт-часами, а образно говоря,

представляет собой установленный на фундамент станок, проверен-

ный на вращение. В результате возникает пресловутое понятие

“разрыв мощности”, и в эксплуатационных организациях начинается

“борьба” за ликвидацию разрыва мощности, длящаяся годами. Здесь

уже термин “мощность” фигурирует в ином смысле и воспринимает-

ся как недовыработанный товар (электроэнергия), то есть так, как это

принято для всех других отраслей. Там введенная в эксплуатацию

мощность после завершения строительно-монтажных работ изна-

чально подразумевает товар и измеряется тоннами угля, кубометрами

древесины, погонными метрами ткани и т.п. Вопреки этому, в

энергетике после завершения строительно-монтажных работ защи-

щается выполнение ввода в эксплуатацию установленной мощности,

лишь бы агрегат был включен в сеть в течение 72 часов, а какова

возможность его по несению нагрузки, значения не имеет. Поэтому

ни строительно-монтажные, ни проектные организации за разрыв

мощности ответственности не несут.

Такой подход стимулирует стремление к сильному удешев-

лению стоимости первого пускового комплекса, поскольку на

крупных стройках затраты на него значительны и для их реализации

нужно достаточно много времени. Отсюда понятно, что, в частности,

в гидростроительстве культивировалось отсутствие интереса к

ускоренному созданию необходимого объема водохранилища,

связанного как со строительством плотины, так и с подготовкой его

ложа, – это с одной стороны, а с другой, часто были технологически

невыполнимыми заданные (директивные) сроки пуска агрегата. Все

это усугубляло ситуацию и не способствовало эффективности ис-

пользования введенных агрегатов и их эксплуатации.

Пусковые комплексы по-прежнему ставят цель значительного

освоения сметных средств к пуску первого агрегата. Например, по