ТРОИЦКИЙ ВАРИАНТ. НАУКА
В предыдущем номере «Троицкого варианта» была опубликована обширная подборка материалов, касающихся аварии на Саяно-Шушенской ГЭС. Основная информация была собрана с форума Drom.ru, где в региональном разделе Хакасии была открыта ветка, посвященная этому инциденту. К моменту верстки материала стало очевидно, что некоторые его аспекты устарели, в первую очередь касательно версий причин катастрофы. Появились новые свидетельства и факты, меняющие общую картину. Мы предлагаем новые сведения и возможные выводы из них, основываясь на материалах форума.
Новые факты
На рисунке 1 представлено состояние края колодца гидроагрегата, который является частью спиральной камеры. Крышка турбины была прикручена к этому краю, и на снимке видны остатки шпилек. Андпоздявляясь к ржавчине на резьбе, можно сделать вывод, что гайка на одной из шпилек отсутствовала или лопнула перед аварией, так как она осталась неповрежденной и с нетронутой ржавчиной на резьбе. Это указывает на то, что крышка с гидроагрегатом поднималась аккуратно, без значительных усилий.
Запись сейсмологов сообщает, что за два с лишним дня до аварии в сейсмическом «голосе» ГЭС появились новые тона – вибрации в диапазоне частот 14–18 Гц. Указание на диапазон, а не конкретные частоты, свидетельствует о том, что наблюдался широкий горб в частотном спектре мощности сейсмограммы. Это скорее указывает на квазипериодические автоколебания, а не на резонанс. Для опытного гидроэнергетика такая сейсмограмма может служить явным знаком связи источника вибрации с гидравликой.
На форуме также появились данные о трендах активной мощности и вибрации аварийного гидроагрегата (ГА2) за длительный период. Эти данные считаются достоверными, поскольку были переданы сотрудником фирмы «Ракурс», которая занималась установкой автоматизированной системы управления на ГЭС. Публикация недостоверных данных была бы крайне рискованной для компании, которая могла бы стать первоочередной «козлом отпущения» в этом деле.
Датчик давления в проточной части ГА2 непосредственно перед аварией не зафиксировал роста давления, что опровергает версии о гидроударах, часто обсуждаемые до сих пор. Ранее на форуме наиболее популярной версией аварии была цепь событий, начинавшаяся с разбалансировки генератора и заканчивающаяся срезанием шпилек крышки турбины. Однако теперь этот сценарий выглядит маловероятным.
На рисунке 2 представлены тренды мощности и вибрации двух гидроагрегатов: аварийного ГА2 и исправного ГА5 за последние часы перед аварией. Красным цветом показана мощность, а синим и зеленым – вертикальные и горизонтальные вибрации агрегатов. На графике заметно, как при катастрофическом росте колебаний в верхней части агрегата шпильки остались несрезанными и неповрежденными. Это может говорить о том, что гидроагрегат выдавило вверх под давлением воды. Основная сила, действующая на крышку, – это гидростатическое давление, которое в момент закрытия лопаток может достигать 25 атмосфер. По независимым оценкам, такая сила существенно превышает вес гидроагрегата.
Шпильки, которых было 80 штук, первоначально способны были выдерживать значительно большие нагрузки. Однако на представленных фотографиях видны следы механической усталости: некоторые плоскости отрыва ржавые, что указывает на давно существовавшие трещины. Другие шпильки были оборваны в основании, образовав лунки, а некоторые – у гаек, оставив только пеньки. Хотя многие делают вывод, что причина кроется в усталости шпилек, важно отметить, что сами шпильки могли бы выдержать статическую нагрузку в пределах тысячи тонн.
Последние часы перед аварией
В предыдущем выпуске были представлены тренды показателей датчиков второго гидроагрегата в последние секунды перед аварией. На рисунке 2 видно, что до 19:20 воскресенья агрегат некоторое время был выключен. Проблемы начались еще раньше, в пятницу. В 19:20 ГА2 включили с небольшой нагрузкой, и сразу наблюдался всплеск вибрации. Затем агрегат вывели на номинальную мощность, однако vibrations стали недопустимо высокими. Менее чем через час его снова перевели в режим регулирования мощности, но вибрации не утихали.
Около 2:40 на ГЭС прибыл главный инженер, и вскоре агрегат снова перевели в зону III, потом обратно в зону I, что предшествовало аварии. Непосредственно перед ней уровень вертикальной вибрации достиг максимума. В конце концов, причиной аварии стали не только шпильки, но и высокий уровень вибрации, в котором агрегат работал продолжительное время. Вибрации способны ослаблять и даже откручивать гайки, что создает дополнительные риски. Причины запредельных вибраций остаются неясными.
Вибрации – проклятие гидроэнергетики
На рисунке 3 изображена крышка ГА2 после откачки воды. Здесь видно, как фланец крепился со спиральной камерой, а также цапфы лопаток направляющего аппарата. Одна из цапф вылетела во время аварии. Вопрос о вибрациях остается открытым, и их последствия крайне серьезны для гидроэнергетики.