Инженер dma2 пишет на форуме(http://forums.drom.ru/hakasiya/t1151246549-p3.html) 07.10.2009, 12:11 #46:
...Официальный отчёт скуп, но всё же дал новую информацию. Попробуем поразмышлять над ней. ...
Вопрос, который поднимался еще с 17 августа: почему именно ГА2? И ответ быстро нашёлся: вибрации. Вибрации привели к износу и усталости металлических конструкций. Есть документальное подтверждение, что они постепенно увеличивались сверх нормы (здесь и далее курсивом цитаты из Акта техрасследования):
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. ![](http://safety.moy.su/_bl/0/s31576024.jpg)
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.
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s46368070.jpg)
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s76391075.jpg)
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. ![](http://safety.moy.su/_bl/0/s33422519.jpg)
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.
![](http://safety.moy.su/_bl/0/21956712.jpg)
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.
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s60256975.jpg)
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.
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s28533088.jpg)
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. ![](http://safety.moy.su/_bl/0/s22229555.jpg)
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.
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s36965626.jpg)
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s93559964.jpg)
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s87453685.jpg)
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s43534579.jpg)
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s89875955.jpg)
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s32864715.jpg)
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.
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s66714947.jpg)
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s69170549.jpg)
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s21893079.jpg)
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s34676826.jpg)
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. ![](http://safety.moy.su/_bl/0/s81598001.jpg)
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.
![](http://safety.moy.su/_bl/0/s40947627.jpg)
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 |