Инженер dma2 пишет на форуме(http://forums.drom.ru/hakasiya/t1151246549-p3.html) 07.10.2009, 12:11 #46:

В период с 21.04.2009 по 17.08.2009 наблюдался рост показаний вибрации турбинного подшипника гидроагрегата № 2, примерно в 4 раза.

Амплитуда вибрации подшипника крышки турбины ГА-2 с 08 час. 00 мин. до 08 час. 13 мин. увеличилась на 240 мкм (с 600 до 840 мкм) при максимальном значении до 160мкм.

Только остался не раскрыт ответ на вопрос: что привело к их увеличению. Сами по себе вибрации – обыденная вещь на станции. Даже превышение норм – обыденное явление. Разрешено до 160, а реально на половине агрегатов больше. ГА2 особо не выделялся, даже чемпионом не был. Правда сравнение не совсем корректно, так как напор апреля и августа различается на 40 метров.

Размах горизонтальной вибрации корпуса турбинного подшипника
16.03.2009
Напор 190,98 м
Режим работы, 601 МВт
Значения вибрации НБ/ЛБ 149 мкм

Данные по состоянию оборудования ГА на 8 час. 00 мин. 17.08.2009
ГА-1 ГА-2 ГА-3 ГА-4 ГА-5 ГА-6 ГА-7 ГА-8 ГА-9 ГА-10
200  600  150  110  275   ---   50   175   200   50

Данные по состоянию гидроагрегатов на 8 час. 13 мин. 17.08.2009
ГА-1 ГА-2 ГА-3 ГА-4 ГА-5 ГА-6 ГА-7 ГА-8 ГА-9 ГА-10
200  840  175  160  160   ---   50    200 170   50

По другим показателям ГА2 тоже был середнячком: время работы, количество переходов через (нерекомендуемую) зону II.

Данные по количеству переходов не рекомендуемой зоны (II зоны) в 2009 г. 
ГА1  ГА2 ГА3 ГА4 ГА5 ГА6 ГА7 ГА8 ГА9 ГА10
298 232 369 490 218 20  328 209 396  78

Время нахождения агрегатов в не рекомендуемой зоне (II зоны)
ГА1 3576 1 час
ГА2 2784 0 час 46 мин
ГА3 4428 1 час 14 мин
ГА4 5880 1 час 38 мин
ГА5 2616 0 час 44 мин
ГА6 240 0 час 04 мин
ГА7 3936 1 час 06 мин
ГА8 2508 0 час 42 мин
ГА9 4752 1 час 19 мин
ГА10 936 0 час 15 мин

Время работы гидроагрегатов СШГЭС в сети
ГА  2006(час)  2007(час)  2008(час)  2009(час)  Сумма(час)
1   5253,99     6065,43     6415,93    4253,75     21989,10
2   6157,78     4657,24     6498,58    3449,97     20763,57
3   5976,56     2322,24     2910,98    4003,09     15212,87
4   5794,30     6490,69     3278,15    4032,93     19596,07
5   5066,17     4476,21     6773,20    4271,46     20587,04
6   6657,31     4823,49     4222,59    96,76        15800,15
7   2727,54     6648,91     4317,50    4552,02     18245,97
8   7149,77     5141,05     4485,65    2730,33     19506,80
9   6276,99     5649,44     4258,03    4901,42     21085,88
10 1153,38     348,14       426,87     1826,60      3754,99

А как же незакрученные гайки на целых шпильках, обнаруженных комиссией? Резьба на них не имеет признаков наличия гайки, даже нельзя предположить, что она лопнула и снялась со шпильки (как у шпильки с фотографии, на которой заметны повреждения резьбы и следы гайки). Тут надо согласиться, но с оговорками.
Наличие незакрученных гаек подтверждается знающими ситуацию людьми.

Запас, заложенный в крепёж, не сильно страдает от отсутствия гаек на нескольких шпильках, если они расположены не рядом друг с другом. Уменьшение натяга при отсутствии 8 гаек будет 10%.
Сталь 35 вместо 45 кардинально картину не меняет. По характеристикам они близки.

Все эти недочёты должны быть не только у ГА2, но и у других, не взлетевших агрегатов. Кардинально повлиять на ситуацию они не могли. Только отложили бы аварию на несколько часов, и взлёт ГА2 увидело бы начальство, собиравшееся приехать на станцию.

Посчитаем ещё раз силы с учётом полученных замечаний.

Вес 1800 т. Оставим, хотя есть вариант 1600 т.
Выталкивающие силы оценивались в 2600 т. Но не было учтено, что давление сверху вниз на РК воздействует и на крышку снизу вверх. Возьмём выталкивающие силы: 3300 т.
Сдвиговые силы от цапф лопаток грубо оценивались от 600 до 1200 т. Учтём замечания об обтекаемости лопаток. Возьмём сдвиговые силы: 450 т.
Учтём отсутствие гаек на 6 шпильках. Имеющийся натяг теперь: 75 * 74 = 5550 т.
Общая растягивающая нагрузка на болты: 5550 + 3300 – 1800 = 7050 т.
Общий прижим крышки к фланцу: 5550 + 1800 – 3300 = 4050 т.
Растягивающая нагрузка на одну шпильку с гайкой: 7050 / 74 = 95 т.
Прижим на одну «штатную» шпильку: 4050 / 80 = 51 т.
Сдвиговое усилие на одну шпильку с гайкой: 450 / 74 = 6 т.
Соотношение сил прижима к силам сдвига: 8,5:1.
Имеем 2-3 кратный запас, наблюдаемые вибрации не должны влиять на шпильки. 30 лет работы 10 агрегатов это подтверждают.

В период с 14.01.2009г. по 16.03.2009г. проведен средний ремонт ГА2 СШГЭС.

В ходе среднего ремонта ГА-2 фирмой ОАО «Промавтоматика» были выполнены работы по демонтажу колонки ЭГР-10-7-2И и механизма обратной связи и монтажу колонки ЭГР-РО-6-1 (ПР ГА 040505.01).
Пункт 9 Приложения 1 к техническим требованиям на поставку и замену гидромеханической части электрогидравлического регулятора частоты вращения турбины описывает особенности работы в аварийных ситуациях.
Однако режим закрытия направляющего аппарата в алгоритме работы электрогидравлического регулятора частоты вращения турбины при потере электропитания предусмотрен не был.

После ремонта, с апреля идет линейный рост вибраций, а после 22 июня начинается ускоренный нелинейный рост.

Сами по себе вибрации не могли стать причиной своего же увеличения через воздействие на шпильки. Классическая ситуация: что раньше – яйцо или курица.
Чем же отличался наш середнячок ГА2? Начиная с весны он стал дёргать лопатками в несколько раз чаще своих собратьев. В благих намерениях – поиск оптимума, чтобы уменьшить вибрации.
Но этот поиск долбил… нет, не шпильки. Он долбил пазы верхних цапф. Узел и до этого испытывал нагрузки.

По направляющему аппарату (далее-НА): Осмотр НА, обнаружено: износ манжетных уплотнений средних подшипников ЛНА-9.12; демонтаж, монтаж эксцентриковых пальцев, шпонок, рычагов, корпуса верхних подшипников лопаток НА-9.12;
Замена манжетных уплотнений, шнурового резинового уплотнения Д=8 мм средних подшипников лопаток НА-9.12;
Переклиновка рычагов лопаток НА № 5,7,8,10,14,18,20;
Проверка вертикальных и торцевых зазоров по лопаткам НА (формуляр № 4);
Вывеска лопаток 9.12 и установка торцевых зазоров;

Основной источник вибраций внизу – РК и лопатки.
Дёргаем чаще лопатку – больше износ пазов цапфы и шпонок – больше люфт лопатки – больше вибрации – снова дёргаем лопатку, чтобы уменьшить их, и начинается «бег по кругу».

Возможно, что после 22 июня из замятых пазов цапфы вылезла одна из шпонок. Или не одна, или не у одной цапфы.



До середины августа наблюдаем ускоренный рост вибраций, но всё работает, никаких претензий к оборудованию. Формально вибрации не являются причиной для остановки, нет таких инструкций. Но в резерв ГА2 вывести можно.

Система непрерывного виброконтроля, установленного на гидроагрегате № 2 в 2009 г. не была введена в эксплуатацию и не учитывалась оперативным персоналом и руководством станции при принятии решений.

16 августа пожар на Братской. ГА2, выведенный из резерва, запускают в ГРАРМ.
Но у ГА2 устали… нет, снова не шпильки. Верхняя цапфа, которая самая раздолбанная.

Шпонки вылетают, лопатка освобождается. Почему этого могли не заметить?

Срезной палец. Он не на лопатке. Сервомотор по-прежнему дёргает рычаг, обратная связь не нарушена. Если лопатка освобождается, она либо закрывается, упираясь в соседку, либо разворачивается вдоль потока. Во втором случае её обтекает большой поток воды, который воздействует на РК. Это сильно сказывается на работе и показаниях агрегата, по которым можно определить причину.

Но лопатка не развернулась по потоку. У неё самые изношенные подшипники, которые перекосили ось. Лопатка заклинила нижним краем, развернувшись поперёк потока. Это положение не даёт такого сильного воздействия на РК, как ситуация с разворотом по потоку. Режим работы и показания изменились, но не очень заметно, определить по ним возникшую ситуацию сложно. Настораживают только повышенные вибрации.

Однако внизу кардинально изменился расклад сил. Теперь ускоренно начали уставать шпильки. Появилось новое статическое усилие на сдвиг: + 150-180 т.
Общее сдвиговое усилие стало: 450 + 180 = 630 т. Но оно не симметрично. У ближайших к цапфе шпильках нагрузка больше, меняется соотношение сил прижима к силам сдвига:

Прирост             | Сила сдвига | Соотношение прижима к сдвигу |

от заклинивания |                   |

   нет                         6 т                               8,5:1 
   30%                       60 т                       8,5:10 (0,85:1)
   20%                       42 т                       8,5:7 (1,2:1)
   15%                       33 т                       8,5:5,5 (1,5:1)
   10%                       24 т                       8,5:4 (2,1:1)
   5%                         15 т                      8,5:2,5 (3,4:1)

В тех.ветке (http://forums.drom.ru/hakasiya/t1151246549-p2.html) приведен примерный расклад сил и последовательность излома.

Отметим дополнительно только некоторые моменты.

Срабатывание защит скорее всего произошло после фазы выравнивания в период 08:10-08:13 из-за поступающей в щель воды  (http://forums.drom.ru/1077606513-post596.html)

Облом лопатки с кручением.

На лопатку, стоящую поперёк потока, действует усилие до 260 т. Широкая сторона лопатки длиннее узкой части, лопатка испытывает вверху большое крутящее усилие (примерно 15%, 40 т). Сочетание крутящего момента с постепенным наклоном от поворачивающейся крышки может привести к наблюдаемому облому.

Карта излома шпилек составлялась до выводов комиссии. При попытке скорректировать порядок излома шпилек, зная результаты экспертизы, нарисовались доказательства другой версии, которая выдвигалась с самого начала, но носила предположительный характер и требовала документального подтверждения и расчетов.

«Бабочка» усталости шпилек.
Разная степень усталости объясняется «кустами» сопротивления разрыву.

От догадки заклинивания лопатки и поиска других источников сил можно отказаться, если точно подсчитать возможность излома шпилек соседних с номерами 53 и 54. Эти шпильки были без гаек и идут подряд. Кроме того, рядом есть шпильки 43 и 47 – тоже без гаек.
В 54-х градусном секторе (это 15%) оказалось 4 шпильки без гаек. В секторе из 12 шпилек отсутствуют гайки, то есть нет натяга, у 4 шпилек. Это 1/3 (33%)!
Подсчитаем силы в этом секторе.
Часть общего веса агрегата в секторе: 1800 * 0,15 = 270 т.
Общие выталкивающие силы в секторе: 3300 * 0,15 = 495 т.
Общие сдвиговые силы в секторе: 450 * 0,15 = 68 т.
Общий натяг в секторе должен быть: 5550 * 0,15 = 833 т.
Реальный общий натяг в секторе: 75 * 8 = 600 т.
Общая растягивающая нагрузка в секторе должна быть: 7050 * 0,15 = 1058 т.
Реальная общая растягивающая нагрузка на болты в секторе: 600 + 495 – 270 = 825 т.
Общий прижим в секторе должен был быть: 4050 * 0,15 = 608 т.
Реальный общий прижим крышки к фланцу в секторе: 600 + 270 – 495 = 375 т.
Растягивающая нагрузка на одну шпильку с гайкой в секторе: 375 / 8 = 47 т.
Прижим на одну «штатную» шпильку в секторе: 375 / 12 = 31 т.
Сдвиговое усилие на одну шпильку с гайкой в секторе: 68 / 8 = 8,5 т.
Соотношение сил прижима к силам сдвига в секторе: 3,7:1.

Если сделать расчет для 4 шпилек (для одной цапфы), среди которых две подряд без гаек, то соотношение будет еще меньше.

Реальный общий натяг у цапфы: 75 * 2 = 150 т.
Реальная общая растягивающая нагрузка на болты у цапфы: 150 + 165 – 90 = 225 т.
Реальный общий прижим крышки к фланцу у цапфы: 150 + 90 – 165 = 75 т.
Растягивающая нагрузка на одну шпильку с гайкой у цапфы: 75 / 2 = 37,5 т.
Прижим на одну «штатную» шпильку в секторе: 75 / 4 = 19 т.
Сдвиговое усилие на одну шпильку с гайкой у цапфы: 22,5 / 2 = 11 т.
Соотношение сил прижима к силам сдвига у цапфы: 1,7:1.

Соотношение в секторе «просело» более чем в два раза, а у цапфы в пять раз!

При таких соотношениях сил возможны подвижки крышки в секторе. Получается, что с 21 апреля крышка «поехала». Мы видим линейный рост вибраций. 22 июня она прижалась к шпильке, и начался нелинейный участок роста. В ночь с 16 на 17 августа дело дошло до излома шпилек, и мы видим резкий скачок вибраций перед аварией.


ИСТОЧНИК: http://forums.drom.ru/1077699314-post46.html