"Харківські гідроагрегати перевершують світовий рівень"

Володимир ГАЛАУР
31 травня 2017

Маючи доволі розвинену енергетичну систему, Україна досі не може похвалитися провідним становищем у когорті світових лідерів виробництва електроенергії. Серед головних стримувальних чинників, що гальмують входження країни у світовий енергоринок на правах одного із законодавців, — неоптимальна структура генеруючих потужностей, що зумовлює дефіцит і маневрових, і регулюючих джерел енергії. Якщо в енергооб’єднаннях розвинених країн з перевагою генерації ТЕС і АЕС у структурі потужностей ГЕС і ГАЕС становлять не менш як 15%, то в Україні цей показник не перевищує 9%, що спричиняє гострий дефіцит у покритті змінних складових добових графіків навантажень.

Статор Дністровської ГАЕС на верстаті «Гігант». Фото прес-служби Турбоатома

Команді професіоналів під силу амбітні завдання

Змінити наявну практику експлуатації вітчизняної енергосистеми, на думку фахівців, можна за умови введення в дію потужної гідроакумулюючої електростанції, яка має збирати зайву енергію атомних і теплових електростанцій у години малих навантажень в мережах і відповідно до потреби передавати її споживачам в інші години доби. З цим завданням цілком під силу впоратися Дністровській ГАЕС, яка стане  найпотужнішою (2700 МВт) гідроакумулюючою електростанцією в Європі та однією з найбільших у світі. 

Повне введення ДГАЕС в експлуатацію дасть змогу вирівняти графік напруги енергосистеми, експлуатувати атомні й великі блоки теплових електростанцій у найбільш корисних і безпечних режимах, підвищити якість електроенергії й, безперечно, збільшити експортний потенціал України.

За реалізацію цього масштабного амбітного завдання, серце якого — створення оборотних гідроагрегатів за новітніми унікальними науковими рішеннями і технологіями, взялася команда ПАТ «Турбоатом» разом з партнерами. До її ядра ввійшли перший заступник генерального директора Турбоатому Олексій Черкаський, головний конструктор гідротурбін цього підприємства Олександр Линник, головний інженер ПАТ «Турбоатом» Григорій Іщенко, від ПАТ «Укргідроенерго»  — генеральний директор компанії Ігор Сирота та технічний директор Віктор Галат,  а також головний конструктор гідрогенераторів ДП «Завод «Електроважмаш» Олексій Вакуленко, ректор НТУ «ХПІ» член-кореспондент НАНУ, доктор технічних наук, професор завідувач кафедри Євген Сокол і кандидат технічних наук завідувач відділу Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАНУ Анатолій Царюк.

ПАТ «Турбоатом» залишається першопрохідцем у проектуванні й виробництві оборотних гідромашин у країнах СНД. Перші такі насос-турбіни виготовлено для Київської ГАЕС.

Дністровська ГАЕС стала одним із найбільших інфраструктурних об’єктів, реалізованим в Україні останніми роками. Пуск першого гідроагрегата відбувся в 2009 році, другого — в 2013-му, третього — в 2016-му. Пуск третього став завершальним у першій черзі будівництва Дністровської ГАЕС. Усі три гідроагрегати підключено до Об’єднаної енергосистеми України. Проект Дністровської ГАЕС передбачає будівництво семи гідроагрегатів загальною потужністю 2268 МВт у генераторному режимі та 2947 МВт у насосному.

У 2017 році розпочато виготовлення четвертого гідроагрегата. Максимальна потужність однієї гідромашини  у турбінному режимі  становить 390  МВт, у насосному — 420 МВт.

Унікальну гідромашину (насос-турбіну) створили фахівці ПАТ «Турбоатом», генератор-двигун — ДП «Завод «Електроважмаш» у тісній науково-технічній співпраці зі спеціалістами ПАТ «Укргідроенерго», ПАТ «Укргідропроект», НТУ «ХПІ», інститутами НАНУ.

Під час  роботи над гідроагрегатами Дністровської ГАЕС використано великий обсяг нових науково-технічних рішень, виконано комплекс науково-дослідницьких, розрахункових та експериментальних завдань. Гідроагрегати для Дністровської ГАЕС, за свідченням провідних фахівців галузі, відповідає світовому рівню, а з деяких показників навіть його перевищує.

За виконаними теоретичними розрахунками у гідротурбінній лабораторії ПАТ «Турбоатом» виготовлено великомасштабний модельний блок (діаметр робочого колеса моделі 500,0 мм) — геометрично подібна копія майбутньої гідромашини. На енергокавітаційному стенді ЕКС-150 за допомогою пакета прикладних програм виконано повний комплекс випробувань, до якого входили енергетичні, кавітаційні, силові, пульсаційні та ерозійні випробування. Вони показали, що у всій зоні експлуатації насос-турбіни забезпечено високий коефіцієнт корисної дії та сприятливі кавітаційні умови.

Транспортування робочого колеса Дністровської ГАЕС. ото прес-служби Турбоатома

Новітні технології відкривають широкі перспективи

Готуючись до виготовлення четвертого гідроагрегата Дністровської ГАЕС, на Турбоатомі впродовж 2008—2016 років було проведено грандіозну роботу з технічного переозброєння виробництва. Як розповів головний інженер заводу Григорій Іщенко, вперше в історії Турбоатому виливок цільної лопаті для дністровського гідроагрегата було виконано за технологією, що раніше не застосовували. І це стало можливим завдяки модернізації ливарної ділянки й застосуванню модельного оснащення блочно-модульного виконання.

«Ризики, звичайно, були, оскільки робили все вперше, — каже  Григорій Іванович, наголошуючи, що це унікальний проект, здійснити який без серйозної підготовки неможливо. — Наприклад, діаметр такої деталі, як втулка, сягає 15 метрів, а вага — майже 300 тонн. Щоб провести необхідну механічну обробку, потрібен такий верстат, як «Гігант». Тому в цьому проекті склалося все: унікальний сам проект, унікальні деталі та обладнання, на якому їх обробляють».

З його розповіді стає зрозуміло, що модернізували кілька виробничих ділянок. У заготівельно-зварювальному виробництві для збирання, зварювання й обрубування великогабаритних металоконструкцій створено три нові ділянки, оснащені сучасним обладнанням. А також модернізовано три німецькі газорізальні лінії «МессерГресхайм» для автоматичного різання листового прокату. У механіко-складальному виробництві для виготовлення гідравлічної турбіни було розроблено й упроваджено у виробництво нову технологію механічної обробки деталей складного профілю лопатей і лопаток на верстатах з ЧПУ за керуючими програмами замість обробки за шаблонами і копірами.

Ці та інші нові рішення й технології дали змогу значно скоротити цикли виробництва, підвищити якість виготовлення продукції й повернути окремі деталі із зовнішньої кооперації на власне виробництво.

«Виробництво енергетичного обладнання — це складний наукомісткий і творчий процес. Для цього необхідно мати сильний інженерний потенціал і потужну виробничу базу. Все це є на Турбоатомі. Діяльність нашого підприємства здійснюється за замкненим циклом: від дослідження, проектування, підготовки виробництва, виробництва до шефмонтажу і технічного обслуговування обладнання», — підкреслив Григорій Іщенко.

Вага окремих деталей і вузлів турбіни вражає: вал турбіни — 120 тонн,  робоче колесо — 130, статор турбіни у зборі — 300, направляючий апарат у зборі — 880.

«Ми почали працювати над цим проектом ще на початку 1980-х років, причому, із залученням кількох проектних інститутів, — долучається до розмови головний конструктор гідротурбін підприємства Олександр Линник. — Було проведено багато експериментів на Київській ГАЕС, де встановлено першу нашу оборотну гідромашину. Це дало певний досвід, коли ми починали проектування Дністровської ГАЕС. Основна перевага та унікальність цієї станції полягає в її одиничній потужності. На Дністровській ГАЕС працює перша в Європі оборотна гідромашина, здатна максимально видавати в турбінному режимі 390 МВт, у насосному — споживати 420 МВт. Також унікально те, що ми вперше застосували на оборотних ГЕС вбудований кільцевий затвор, що перебуває всередині станції. Зазвичай затвори розташовуються в окремих приміщеннях, тому вбудоване розташування дало змогу скоротити будівельну частину станції й заощадити металоємність. Особлива роль затвора на ГАЕС полягає в тому, що він значно заощаджує енергоресурси».

Головний конструктор гідротурбін пояснив, що велика перевага порівняно з аналогічними показниками продукції інших підприємств, зокрема закордонних, — значна ефективність роботи. ККД на турбінах Дністровської ГАЕС значно вищий і в насосному, і в турбінному режимі, ніж на аналогічних оборотних машинах станцій далекого і близького зарубіжжя.

За його словами, після пуску всіх семи агрегатів ГАЕС зможе взяти на себе приблизно 30% всіх пікових навантажень, інші підхоплять станції Дніпровського каскаду, що дасть змогу стабільно працювати атомним і тепловим станціям, усі піки компенсуватиме гідроенергетика.

У результаті реалізації унікального проекту енергетика нашої країни отримала сучасне обладнання, що дає змогу не лише підвищити її маневреність, а й істотно знизити витрати на генерацію електроенергії та допоможе вирішити питання енергетичної незалежності держави.

Рішенням, ухваленим на засіданні науково-технічної ради ПАТ «Турбоатом» від 28 березня 2017 року, роботу «Створення оборотних гідроагрегатів Дністровської ГАЕС для підвищення ефективності об’єднаної енергетичної системи України» і творчий колектив претендентів: Сокол Є.І., Царюк А.К., Черкаський О.Ю., Линник О.В., Іщенко Г.І., Сирота І.Г., Галат В.В., Вакуленко О.М. — одностайно було висунуто для участі у конкурсі на  здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки за 2017 рік. 



При копіюванні даної статті посилання на джерело обов'язкове: http://www.ukurier.gov.ua