Проблемы на Саяно-Шушеской ГЭС начались задолго до аварии

В машинном зале, который 17 августа залила вода Енисея, находится 10 гидроагрегатов. Прямо над ним – плотина станции в 242 метра, с которой по 10 водоводам – трубам диаметром 7,5 метра – к агрегатам несется вода. 1,6 тысячи кубометров – каждую секунду. Внизу, в турбине, стихия создает давление 20-22 кг/кв. см (для сравнения: в автомобильной шине – 2 кг/кв. см). Эта сила вырвала агрегат из креплений и затопила машинный зал.

Когда все в порядке, в машинном зале находится до 15 человек. Они следят, чтобы показания датчиков не выходили за пределы допустимого. Но утром 17 августа в зал набилось 70 человек. 50 из них собрались у второго гидроагрегата. Проблемы с ним начались задолго до этого момента. Но, чтобы понять, что произошло, нужно отчетливо представить, из чего состоит агрегат и как он работает.

Гигантская катушка ниток

Чтобы увидеть все своими глазами, корреспондент «Известий» отправился на Новосибирскую ГЭС. Она значительно меньше Саяно-Шушенской, но принципы работы агрегатов аналогичны.

– Под машинным залом – первый уровень вниз, – передает наш корреспондент Андрей Красиков, – это роторы генераторов. Махины в восемь метров в диаметре крутятся на валах, которые идут от колес турбин. Опять лестница вниз, это уровень между генераторами и турбинами. Заходим в одну из таких камер. Мать честная! Я между ротором генератора и крышкой турбины. Образно говоря, нахожусь у оси гигантской катушки для ниток. Верхний диск – ротор генератора, внизу – колесо турбины. Снизу вверх идет вращающийся вал турбины – вековая сосна в обхвате. Внизу – клокочущая вода. Но ее не видно, между нами – крышка турбины.

Вода, падающая с высоты, попадает в рабочую камеру – именно в ней вращается колесо с лопатками. Вода бьет по лопаткам и проносится дальше – в спиралевидную камеру, которая гасит энергию стихии. На Саяно-Шушенской ГЭС скорость колеса – 146 оборотов в минуту.

Колесо насажено на вал, который передает вращающий момент на 920-тонный ротор. Между колесом и ротором расположена семиметрового диаметра многотонная крышка турбины. Крышку на своем месте удерживают 80 болтов (несмотря на 8-сантиметровый диаметр их называют «шпильками») и 20 цапф, каждая диаметром в 30 см. Этими устройствами крышка крепится к бетонному основанию агрегата.

Поток воды внутри рабочей камеры распределяют 38 лопаток (их на станции еще называют заслонками). Представьте себе деревенский колун, затем увеличьте его до размеров 170 на 140 сантиметров – вот это и будет «лопатка». Эти лопатки на Саяно-Шушенской ГЭС крепятся к крышке турбины. Это очень важно: когда лопатки закрываются, вода давит на них и на крышку турбины.

Выше крышки турбины – генератор. Сверху его накрывает еще одна крышка, тоже довольно массивная, но несущая скорее эстетическую функцию.

Агрегат дважды за ночь пытались остановить

Многие сотрудники Саяно-Шушенской ГЭС на условиях анонимности утверждают: второй гидроагрегат «трясло» несколько месяцев. Впрочем, слово трясло мы зря взяли в кавычки. На агрегате действительно то и дело отмечалась повышенная вибрация. В марте этого года он был запущен после ремонта, и именно с этого момента начались проблемы. Пока вибрация не превышала допустимые пределы, никто не беспокоился. Но к вечеру 16 августа ситуация, видимо, стала критической.

В ночь с 16-го на 17-е агрегат дважды пытались остановить. До 20.30 работал с мощностью 600 МВт, затем мощность была существенно снижена – до 100-200 МВт. В 3 часа ночи 17 августа второй гидроагрегат снова «раскрутили» до 600 МВт на полчаса, затем снизили нагрузку до 200 МВт, а в 3.45 снова подняли ее до 600 МВт.

При каждой попытке остановки вибрация выходила за все разумные пределы. Это зафиксировали даже сейсмологи. Ротор генератора словно пытался выскочить наружу. По всей видимости, при закрытии лопаток давление на них и на крышку турбины увеличивалось, что и приводило к вибрации. Возможно, некоторые шпильки, крепившие крышку турбины, в этот момент уже были вырваны. Или вообще вся конструкция ходила ходуном?

– Можно было остановить гидроагрегат аварийно: перекрыть воду в верхнем бьефе и вывести персонал из машинного зала, – рассказал нам один из сотрудников ГЭС. – После падения скорости вращения до 15 процентов можно было бы начинать действовать механическими тормозными устройствами – вроде колодок на машине».

Но на аварийную остановку надо было решиться, собраться духом, взять ответственность на себя. А те, кто находился в зале, видимо, не совсем представляли, что происходит под их ногами. Или к повышенной вибрации агрегата все настолько привыкли, что не считали это чем-то из ряда вон? Звонил ли кто-нибудь из имевшихся на станции начальников гендиректору ГЭС Николаю Неволько? Скорее всего – нет. Ведь 17-го у директора день рождения, и рано утром он уехал в Абакан встречать прибывающих гостей. Известие о ЧП застало его в пути.

Все это привело к тому, что в 8.14 крышку турбины вырвало, многотонный агрегат подбросило, словно теннисный шарик на питьевом фонтанчике. Крышка генератора – самая верхняя часть всей конструкции – вылетела, как пробка от шампанского, и, круша все на своем пути, полетела по залу. Та самая тысяча кубометров воды в секунду хлынули в зал – участь находившихся там людей была предрешена.

«Какая разница, где тебя сметет»

Станция оказалась обесточенной, и автоматика, которая должна была перекрыть сток воды, не сработала. В момент всеобщей паники хладнокровие сохранили 9 человек. Вот их имена: ведущий инженер Ильдар Багаутдинов, замначальника турбинного цеха Евгений Кондратцев, слесари Александр Чесноков и Раис Гафиулин, сотрудники оперативной службы Андрей Катайцев, Михаил Нефедов, Николай Третьяков, мастера Павел Майоршин и Александр Ивашкин.

– Когда пошла вода, я поначалу бросился в машину и даже отъехал немного, – рассказал «Известиям» Евгений Кондратцев. – Потом связался с главным инженером станции, он говорит: «Не сработала автоматика, надо вручную затворы опускать».

У проходной среди потока убегающих людей Кондратцев увидел Ильдара Багаутдинова – тот ждал жену. Сказал Багаутдинову про затворы. И они ринулись наверх, на гребень плотины.

– Я в прошлом старший мастер, знаю это оборудование, – говорит «Известиям» Багаутдинов. – Но надо было туда еще попасть.

В помещении гидроподъемников была кромешная тьма. К счастью, нашелся фонарь – один на всех. Чтобы опустить затворы вручную, надо было провернуть огромные – около метра в диаметре – вентили. Затворов десять, каждый – 150 тонн железа. И важно еще не переусердствовать.

– Я сразу сказал всем: не больше трех оборотов вентиля, – говорит Багаутдинов. – Если затворы опустить резко, потоку воды отрежешь «хвост», и тогда удар воды внизу будет колоссальный. Разнесло бы все.

Из работников цеха Кондратцева погиб 31 человек. На вопрос, не боялся ли, он отвечает: «Какая разница, где сметет?».

Но перекрыть воду, поступающую в машинный зал, – полдела. Необходимо было еще открывать задвижки водосброса. Иначе вода могла выйти из берегов водохранилища и затопить окрестные населенные пункты. Но водосброс открывается специальным подъемным механизмом, который тоже обесточен. Руками сделать уже точно ничего было нельзя. Несмотря на опасность, сотрудники ГЭС нашли резервный дизель-генератор и смогли запитать от него подъемный механизм.

О подвиге этих 9 человек сейчас предпочитают не говорить. Может быть, из-за принципа, что в мирное время подвиг – это результат чьего-то разгильдяйства? Но от этого подвиг таковым быть все-таки не перестает.

Неотбалансированное колесо

Но почему же вырвало крышку турбины? Это главный вопрос, на который еще предстоит ответить. До сих пор высказывались разные версии – вплоть до гидроудара. Однако пена схлынула, и, по данным «Известий», сейчас в качестве основной следователи рассматривают версию, согласно которой не выдержали шпильки, державшие крышку турбины. Здесь необходимо пояснение: до сих пор говорилось о крышке генератора – именно она летала по залу и произвела массу разрушений. Но она носит скорее декоративный характер, ее роль в аварии ничтожна. Вырвало же крышку турбины, которая находится гораздо ниже. Сейчас оперативники скрупулезно собирают остатки 80 шпилек, которыми крепилась крышка турбины. Каждая из них в свое время станет вещественным доказательством. По нашим данным, одна из основных версий сейчас: из-за вибрации шпильки не выдержали и при попытке остановить агрегат и соответственном увеличении давления просто лопнули по всему диаметру.

В этом случае вполне объяснимо, почему не сработала автоматика предупреждения об износе конструкций. Инженеры напичкали агрегат датчиками трещин в бетоне и металлических конструкциях. Но они не предусмотрели того, что не выдержать могут, грубо говоря, болты. На них никаких датчиков не было.

Разбиравшиеся в причинах катастрофы специалисты обращают внимание на состояние шпилек и цапф, крепивших крышку турбины. На многочисленных фотографиях с места катастрофы видно, что часть шпилек срезана, будто бритвой, а часть – выломана и вырвана, в последнем случае – это классическая усталость металла. Но если шпилька затянута по всем правилам, то усилие, которое способно было бы ее разорвать, как пластилин, должно составить 7 тонн – на нее одну! С одним «но»: если на месте крепления шпильки была ржавчина, то усилие, необходимое для разрушения шпильки, уменьшается в десятки раз – ржавчина вымывается, и шпилька оказывается не закрученной до конца. Крошечного, в доли микрона, зазора вполне достаточно, чтобы ее со временем вырвало или выломало.

Даже если их и правда после ремонта «посадили» на ржавчину, это стало лишь звеном в цепи событий, закончившихся 17 августа в 8.14. Катастрофа могла быть следствием как изношенности деталей, так и их обновлением. К примеру, известно, что при ремонте было произведено наплавление на лопастях рабочего колеса, на которых за 30 лет работы образовались трещины и раковины. Но вряд ли после этого колесо было отбалансировано. Неотбалансированное автомобильное колесо приводит к тому, что автомобиль начинает «стягивать» влево или вправо, его начинает колотить. В конце концов разбивается подшипник. Не это ли случилось с гидроагрегатом?

Обратим внимание на лопатки, регулирующие доступ воды к колесу. Они должны работать синхронно. Если предположить, что какая-то лопатка пропускает больше воды, чем остальные, это может привести к неравномерности работы колеса и, как следствие, к вибрации. Примечательно, что схема работы этих лопаток была изменена как раз в процессе последнего ремонта, о чем с гордостью сообщается на официальном сайте компании «РусГидро»: «Заменена колонка электрогидравлического регулятора частоты вращения».

Если прежде все 38 лопаток по команде с пульта «все вдруг» принимали одно положение, то теперь автоматика управляла каждой по отдельности. Малейший сбой мог привести к перекосу, очень небольшому. Но вода камень точит – специалисты утверждают: малейшее изменение в геометрии турбины может привести к ее разрушению.

Ружье на стене

До конца расследования причин катастрофы на Саяно-Шушенской ГЭС еще очень далеко. Но ясно одно: это не тот случай, когда события развивались в течение нескольких секунд. Второй гидроагрегат взывал о помощи несколько месяцев. А может быть, и лет?

Когда мы уже заканчивали это расследование, нам удалось связаться с сотрудником питерской компании, поставлявшей программное обеспечение на ГЭС. По понятным причинам он пожелал остаться неназванным.

– Вибрация на втором гидроагрегате никого не удивляла уже лет 10, – рассказывает «Известиям» сотрудник питерской компании, поставлявшей программное обеспечение на ГЭС. – Я несколько раз ездил на ГЭС, и каждый раз при пуско-наладке этого агрегата мы подпрыгивали от ужаса. А диспетчер нас успокаивал: дескать, это ничего, это нормально. Даже улыбался как-то снисходительно.

При критическом превышении нормы вибрации датчик должен был перекрыть подачу воды на гидроагрегат.

– Но такая защита идет вразрез с коммерческими интересами энергетиков, – пожимает плечами собеседник «Известий». – Как правило, такую глобальную защиту стараются не ставить. Перекрытый автоматом водовод – это падение мощности, то есть убытки.

О том, что, «выдаивая» из агрегата с его «усталым» металлом повышенную мощность, энергетики разрушают его, больше 10 лет назад предупреждал и первый директор станции Валентин Брызгалов. В переводе на «бытовой» язык, он писал, что агрегат может не выдержать работы в зоне тех самых усиленных вибраций. Он же говорил – больше 10 лет назад! – о вертикальной вибрации крышки турбины. Иначе говоря, все это время крышка подпрыгивала на своих гнилых шпильках.

То есть получается, второй гидроагрегат был в роли ружья, висящего на стене с первого акта. В последнем оно должно было выстрелить. И это случилось – 17 августа.

Источник: Финансовые известия