Работа, достойная государственной премии

На фоне бурной политической и общественной жизни Украины сообщение о том, что на первом энергоблоке Южно-Украинской АЭС 2 октября завершился планово-предупредительный ремонт (ППР), главной работой которого стала замена оставшихся двух корпусов конденсатора турбины, не вызвало широкого резонанса. Сегодня мало кого можно удивить объемом модернизационных работ, выполняемых в ходе ремонтных кампаний на ядерных блоках, а комментарии специалистов-атомщиков проходят мимо общественного сознания – зачастую они изобилуют сложными техническими терминами, в которых разбираться читателю недосуг. Тем не менее, замена конденсатора турбоустановки заслуживает того, чтобы о ней рассказать. Хотя бы потому, что ЮУАЭС в этих работах стала пионером среди отечественных атомных станций.

Практика показывает

«В сентябре 2017 года на первом «миллионнике» в ходе ремонта была выполнена замена 2/3 конденсатора турбины. После этого в первый же зимний месяц мы зафиксировали, что максимальный прирост электрической мощности этого энергоблока составил 24 мегаватта при номинальной тепловой мощности реакторной установки, - говорит начальник производственно-технической службы атомной станции Дмитрий Митюшев. - Однако «догнать» по результативности блок №2, на котором в 2015-2016 годах была произведена полная замена конденсаторной установки, тогда, конечно же, не удалось. Электрическая мощность второго блока в этот же период составляла 1030 мегаватт при той же температуре охлаждающей воды».

В общей сложности процесс замены конденсаторов турбин на двух южно-украинских блоках, ныне полностью завершившийся, занял четыре года. Сегодня можно утверждать, что при стабильной работе оборудования и номинальной температуре циркуляционной воды суммарная электрическая мощность Южно-Украинской АЭС может составлять 3055-3060 МВт. А расчетный экономический эффект от замены конденсаторов - более 250 миллионов гривень в год. Южно-украинские специалисты подсчитали, что новое оборудование турбин окупится через четыре года.

«Это очень своевременный и необходимый шаг для энергобезопасности нашей страны, - подчеркивает Дмитрий Евгеньевич. - Не в последнюю очередь важен и коэффициент использования установленной мощности энергоблоков Южно-Украинской АЭС, который, к примеру, в сентябре при плане 63,66% составил 65,10%. Достичь таких параметров удалось опять же благодаря комплексу работ, среди которых была замена конденсаторов турбин и повышение в конце 2017 года тепловой мощности энергоблока №1».

Оборудование размером с дом

Учитывая мощности энергоблоков и размеры турбин, предлагаю представить и сам конденсатор. Турбина оснащена двумя конденсаторами бокового исполнения. Каждый из них состоит из трех корпусов. А каждый корпус собран из 8 модулей. По размерам модуль представляет собой небольшой дом и весит около 30 тонн. Вес одной стороны конденсатора – порядка тысячи тонн. Разумеется, демонтаж и монтаж такого оборудования – задача незаурядная. К примеру, в процессе замены конденсаторов на третьем и четвертом блоках Запорожской АЭС пришлось разбирать стену турбинного отделения. Иначе огромные конструкции нельзя было установить на штатные места. На Южно-Украинской АЭС подрядным организациям, выполняющим монтаж многотонного оборудования на первом и втором блоках, благодаря другой конфигурации машинного зала, к этому прибегать не пришлось. Но легкой задача все-таки не была. Во-первых, они были пионерами в деле замены конденсаторов турбоустановок на отечественных АЭС. А, как известно, первопроходцам всегда сложнее. Во-вторых, высокая интенсивность работ требовала значительных затрат физического труда.

Как рассказывает заместитель начальника по ремонту турбинного цеха №1 Юрий Свинаренко, в процессе замены оборудования применялась индивидуальная система строповки. «Демонтажные работы считаю самой трудоемкой частью, потому что приходилось вырезать по одному модулю. Все они были соединены между собой по вертикали, горизонтали и по промежуточным камерам. Однако не менее ответственным был монтаж нового оборудования. Оно было предварительно укрупнено по два модуля, и устанавливать его на штатное место было очень сложно из-за больших размеров. Точности выверки и доведения зазоров до минимальных значений требовала и сварка соединений», - делится Юрий Иванович.

На вопрос «Были ли сомнения, что все пройдет удачно?» он отвечает буднично: «Никаких сомнений в хорошем результате у нас не было. Каждый из монтажников знал свое дело и выполнял его добросовестно».

Была ли необходимость?

Южно-украинские специалисты в один голос констатируют: была. Для наглядности картины попытаюсь объяснить предназначение и принцип работы конденсатора. Поступающий пар из парогенераторов вращает турбину, которая в свою очередь приводит в действие генератор, вырабатывающий электроэнергию. После этого отработанный пар необходимо сконденсировать и по тракту основного конденсата и питательной воды вернуть в парогенератор, чтобы все повторить по кругу. Охлаждается пар в конденсаторах (в межтрубном пространстве) – конструкциях, состоящих из корпуса и набора довольно сложного оборудования из более ста тысяч медно-никелевых трубок. Охлаждающей жидкостью в конденсаторе является циркуляционная вода, которая подается из Ташлыкского пруда-охладителя ЮУАЭС в трубное пространство конденсатора. Из-за повышенного солесодержания воды Ташлыкского водохранилища в этих трубках развивается эрозионно-коррозионный процесс, который приводит к возникновению неплотностей трубной части конденсатора и, как следствие, - к ухудшению эксплуатационной надежности и к сокращению ресурса основного оборудования (трубчатки парогенераторов АЭС) и вспомогательного.

Для ясности стоит сказать, что конденсатор относится к оборудованию второго контура и не входит в первый радиоактивный, так что речь идет о «чистых» воде и паре. При этом именно конденсационные устройства паротурбинных установок совместно с другим оборудованием, помимо прочего определяют надежную и экономичную работу энергоблоков АЭС. Нарушения в работе конденсаторов, в конечном счете, приводят к вынужденному снижению электрической мощности энергоблока. Другими словами - резко ухудшают показатели работы атомной станции.

Беря во внимание более чем 30-летнюю эксплуатацию южно-украинских энергоблоков, приходим к выводу, что замена конденсаторов турбин здесь назрела давно.

Концептуальные особенности

Небезынтересно будет узнать, в чем же, собственно, состояло «ноу-хау». А заключалось оно в двух вещах: материале, используемом в трубном аппарате, и компоновке трубных пучков. Тут, уважаемый читатель, наберись терпения, поскольку в описании сложившейся ситуации и концептуальных особенностей нового конденсатора, прости, но нельзя обойтись без профессиональной терминологии.

Как выше упоминалось, повышенное солесодержание воды Ташлыкского водохранилища долгое время приводило к повреждению охлаждающих трубок конденсаторного устройства, образованию присосов сырой воды, ухудшению водно-химического режима и в конечном итоге – к снижению КПД энергоблоков. НАЭК «Энергоатом» решил исправить сложившуюся ситуацию. За выполнение сложной задачи взялся харьковский Турбоатом и его партнеры – Институт проблем машиностроения и Институт электросварки им. Е.Патона. Турбоатом, кстати, - одно из немногих предприятий в мире и единственное в Украине, способное изготовить подобное оборудование. «Новый конденсатор по своим размерам принципиально не отличается от старого. Однако отличие все-таки есть. Состоит оно в том, что в новом конденсаторе материалом теплообменных труб является нержавеющая сталь марки 316L. Это предотвращает вынос меди из теплообменных трубок в тракт основного конденсата и питательной воды и далее на трубчатку парогенератора. Одной из причин повреждения трубчатки парогенераторов является попадание меди на ее поверхность. Как видим, в замене марки стали и заключается его оригинальность, - резюмирует заместитель главного инженера ОП ЮУАЭС по ремонту Анатолий Илатовский. – Нержавеющая сталь, из которой изготовлена трубчатка нового конденсатора, имеет гарантию около 40 лет. Замена материала не только улучшила коррозионную стойкость теплообменного аппарата, но и предотвратила вынос меди в теплоноситель второго контура. Это повысило надежность работы парогенератора – одного из барьеров на пути распространения радиоактивности в окружающую среду. Если коротко, то новизна этой конструкции в том, что производителю удалось повысить охлаждающую способность конденсатора, а, следовательно, повысить и мощность турбины, что, в конечном счете, обеспечило увеличение эффективности эксплуатации всего энергоблока».

По сути, это новый конденсатор. Подчеркивая его безусловную значимость для отечественной атомной энергетики, эксперты сошлись во мнении, что новое конденсаторное устройство надежнее предыдущего оборудования, которое давно физически и морально устарело. Важно также, что модель этого конденсатора не имеет аналогов в мировой практике атомного турбиностроения и ранее не применялась в конструкциях работающих конденсаторов АЭС Украины и за рубежом. Именно такие устройства уже установлены на первых двух энергоблоках Южно-Украинской АЭС. На очереди - третий блок. Здесь конденсатор будет меняться в ходе ремонтной кампании в рамках продления его срока эксплуатации.

На соискание премии

В апреле нынешнего года проект по разработке нового поколения конденсаторов для турбоустановок АЭС был выдвинут на соискание государственной премии в области науки и техники за 2018 год. Инициатором стало ГП «НАЭК «Энергоатом». Работа под названием «Разработка и внедрение конденсаторов паровых турбин атомных электростанций» принята Комитетом по Госпремиям к рассмотрению. В сентябре представители секции машиностроения Комитета побывали с рабочим визитом на Запорожской АЭС, где смогли воочию понаблюдать, как ведется замена конденсатора. В состав группы претендентов на получение премии включены специалисты Турбоатома, дирекции Энергоатома, ЮУАЭС и ЗАЭС, а также сотрудники упомянутых выше институтов.

На официальном сайте Комитета в комментариях к проекту ведущие специалисты в сфере атомной отрасли утверждают, что для стабильного обеспечения страны электроэнергией до 2035 года необходимо провести реновацию (лат. Renovatio - обновление, возобновление, ремонт, процесс улучшения, реконструкция, реставрация без разрушения целостности структуры - авт.) действующих АЭС с модернизацией оборудования. Они подчеркивают, что значительный прирост электрической мощности атомных станций может быть достигнут путем модернизации вспомогательного теплообменного оборудования турбоустановок, в частности, конденсаторов паровых турбин.

По общему мнению экспертов, проект по разработке новых конденсаторов с научной точки зрения на сегодня является актуальным. Он также имеет техническую новизну. Ссылаясь на вышесказанное, специалисты считают, что сам конденсатор и его создатели заслуживают присуждения Государственной премии Украины в области науки и техники. Последнее слово - за Комитетом.