Робота на чверть мільярда. Южно-Українська стала першопрохідцем у реновації турбін енергоблоків.
Трохи більше, ніж за тиждень — 22 грудня — українські енергетики відзначать своє професійне свято, напередодні якого южноукраїнські атомники за традицією підбивають підсумки своїх досягнень. 2018-го їх було чимало, проте про одне варто розповісти детальніше. Хоча б через те, що Южно-Українська атомна електростанція в цих роботах стала піонером серед вітчизняних атомних станцій. Ідеться про завершення процесу заміни конденсаторів турбін на першому і другому енергоблоках Южно-Української АЕС.
ПРАКТИКА ПОКАЗУЄ
«У вересні 2017 року на першому «мільйоннику» в перебігу ремонту було виконано заміну 2/3 конденсатора турбіни. Після цього в перший же зимовий місяць ми зафіксували, що максимальний приріст електричної потужності цього енергоблока склав 24 МВт за номінальної теплової потужності реакторної установки, — каже начальник виробничо-технічної служби атомної станції Дмитро МІТЮШЕВ. — Проте «наздогнати» за результативністю блок №2, на якому у 2015 — 2016 роках було виконано повну заміну конденсаторної установки, тоді, звичайно ж, не вдалося. Електрична потужність другого блока в цей же період становила 1030 МВт за тієї ж температури охолоджувальної води».
Загалом процес заміни конденсаторів турбін на двох блоках станції, який нині повністю завершився, тривав чотири роки. Сьогодні можна стверджувати, що за стабільної роботи обладнання і номінальної температури циркуляційної води сумарна електрична потужність Южно-Української АЕС може становити 3055 — 3060 МВт. А розрахунковий економічний ефект від заміни конденсаторів — понад 250 мільйонів гривень на рік. Фахівці станції підрахували, що нове устаткування турбін окупиться за чотири роки.
«Це дуже своєчасний та необхідний крок для енергобезпеки нашої країни, — наголошує Дмитро Євгенович. — Не в останню чергу важливий і коефіцієнт використання встановленої потужності енергоблоків Южно-Української АЕС, який, наприклад, у вересні при плані 63,66% склав 65,10%. Досягти таких параметрів вдалося знову ж таки завдяки комплексу робіт, серед яких була заміна конденсаторів турбін та підвищення наприкінці 2017 року теплової потужності енергоблока №1».
ОБЛАДНАННЯ РОЗМІРОМ З БУДИНОК
Враховуючи потужності енергоблоків та розміри турбін, пропоную уявити і сам конденсатор. Турбіна оснащена двома конденсаторами бічного виконання. Кожен з них складається із трьох корпусів. А кожен корпус зібраний із восьми модулів. За розміром модуль як невеликий будинок і важить майже 30 тонн. Вага однієї сторони конденсатора — близько тисячі тонн. Зрозуміло, демонтаж і монтаж такого устаткування — завдання складне. Наприклад, у процесі заміни конденсаторів на третьому і четвертому блоках Запорізької АЕС довелося розбирати стіну турбінного відділення. Інакше величезні конструкції не можна було встановити на штатні місця. На Южно-Українській АЕС підрядним організаціям, які виконували монтаж багатотонного обладнання на першому і другому блоках, завдяки іншій конфігурації машинної зали до цього вдаватися не довелося. Проте легким завдання все ж не було. По-перше, вони були піонерами із заміни конденсаторів турбоустановок на вітчизняних АЕС. А як відомо, першопрохідцям завжди складніше. По-друге, висока інтенсивність робіт вимагала значних витрат фізичної праці.
Як розповідає заступник начальника з ремонту турбінного цеху №1 Юрій СВІНАРЕНКО, у процесі заміни устаткування застосовувалася індивідуальна система стропування. «Демонтажні роботи вважаю найбільш трудомісткою частиною, тому що доводилося вирізати по одному модулю. Усі вони були сполучені між собою по вертикалі, горизонталі проміжними камерами. Проте не менш відповідальним був монтаж нового обладнання. Воно було заздалегідь укрупнене по два модулі, і встановлювати його на штатне місце було дуже важко через великі розміри. Точності вивіряння та доведення проміжків до мінімальних значень вимагало і зварювання з’єднань», — ділиться Юрій Іванович.
На запитання: «Чи були сумніви, що все пройде вдало?» — він відповідає буденно: «Жодних сумнівів у гарному результаті у нас не було. Кожен із монтажників знав свою справу і виконував її сумлінно».
ЧИ БУЛА НЕОБХІДНІСТЬ?
Фахівці станції одноголосно констатують: була. Для наочності картини спробую пояснити призначення та принцип роботи конденсатора. Пара, що виходить із парогенераторів, обертає турбіну, яка, у свою чергу, приводить у дію генератор, що виробляє електроенергію. Після цього відпрацьовану пару необхідно сконденсувати і трактом основного конденсату й живильної води повернути до парогенератора, щоб усе повторити знову. Охолоджується пара в конденсаторах (у міжтрубному просторі) — конструкціях, які складаються із корпусу й набору досить складного обладнання з більше ніж ста тисяч мідно-нікелевих трубок. Охолоджувальною рідиною в конденсаторі є циркуляційна вода, яка подається із Ташлицького ставка-охолоджувача ЮУАЕС у трубний простір конденсатора. Через підвищений солевміст води Ташлицького водосховища в цих трубках розвивається ерозійно-корозійний процес, який призводить до виникнення нещільності трубної частини конденсатора і, як наслідок, — до погіршення експлуатаційної надійності та скорочення ресурсу основного обладнання (трубчатки парогенераторів АЕС) і допоміжного.
Для повного розуміння варто зазначити, що конденсатор належить до устаткування другого контуру і не входить до першого радіоактивного, то ж ідеться про «чисті» воду та пару. У такому разі саме конденсаційний модуль паротурбінних установок спільно з іншим обладнанням, визначають надійну та економічну роботу енергоблоків АЕС. Порушення в роботі конденсаторів, врешті-решт, призводять до вимушеного зниження електричної потужності енергоблока. Інакше кажучи, різко погіршують показники роботи атомної станції.
З огляду на більш ніж 30-річну експлуатацію енергоблоків Южно-Української станції, доходимо висновку, що заміна конденсаторів турбін тут назріла давно.
КОНЦЕПТУАЛЬНІ ОСОБЛИВОСТІ
Цікаво буде дізнатися, в чому ж, власне, було ноу-хау. А полягало воно у двох речах: матеріалі, використаному в трубному апараті, та компонуванні трубних пучків. Тут, шановний читачу, наберися терпіння, оскільки в описі ситуації, що склалася, і концептуальних особливостей нового конденсатора, вибач, але не можна обійтися без професійної термінології.
Як було вже зазначено, підвищений солевміст води Ташлицького водосховища тривалий час призводив до пошкодження охолоджувальних трубок конденсаторного пристрою, утворення присосів сирої води, погіршення водно-хімічного режиму і, врешті-решт, до зниження ККД енергоблоків. НАЕК «Енергоатом» вирішив виправити ситуацію. За виконання складного завдання взявся харківський «Турбоатом» та його партнери — Інститут проблем машинобудування та Інститут електрозварювання ім. Є. Патона. «Турбоатом», до речі, — одне з небагатьох підприємств у світі, яке спроможне виготовити подібне обладнання. «Новий конденсатор за своїми розмірами принципово не відрізняється від старого. Проте відмінність все-таки є. Полягає вона в тому, що в новому конденсаторі матеріалом теплообмінних труб є нержавіюча сталь марки 316L. Це запобігає винесенню міді з теплообмінних трубок до тракту основного конденсату і живильної води і далі, на трубчатку парогенератора. Однією з причин пошкодження трубчатки парогенераторів є потрапляння міді на її поверхню. Як бачимо, в заміні марки сталі якраз полягає його оригінальність, — резюмує заступник головного інженера ВП ЮУАЕС з ремонту Анатолій ІЛАТОВСЬКИЙ. — Нержавіюча сталь, з якої виготовлено трубчатку нового конденсатора, має гарантію майже 40 років. Заміна матеріалу не лише покращила корозійну стійкість теплообмінного апарата, а й запобігла винесенню міді в теплоносій другого контуру. Це підвищило надійність роботи парогенератора — одного з бар’єрів на шляху поширення радіоактивності в навколишнє середовище. Якщо коротко, то новизна цієї конструкції полягає в тому, що виробникові вдалося підвищити охолоджувальну здатність конденсатора і завдяки цьому підвищити також потужність турбіни, що, врешті-решт, забезпечило збільшення ефективності експлуатації всього енергоблока».
По суті, це новий конденсатор. Підкреслюючи його безумовну значущість для вітчизняної атомної енергетики, експерти зійшлися на думці, що новий конденсаторний модуль надійніший порівняно з попереднім обладнанням, яке давно вже фізично та морально застаріло. Важливо також, що модель цього конденсатора не має аналогів у світовій практиці атомного турбінобудування і раніше не застосовувалася в конструкціях працюючих конденсаторів АЕС України і за кордоном. Саме такі пристрої вже встановлені на перших двох енергоблоках Южно-Української АЕС. На черзі — третій блок. Тут конденсатор мінятиметься під час ремонтної кампанії в межах продовження його терміну експлуатації.
НА ЗДОБУТТЯ ПРЕМІЇ
У квітні нинішнього року проект із розробки нового покоління конденсаторів для турбоустановок АЕС було висунуто на здобуття державної премії в галузі науки і техніки за 2018 рік. Ініціатором стало ДП «НАЕК «Енергоатом». Роботу під назвою «Розробка та впровадження конденсаторів парових турбін атомних електростанцій» прийнято Комітетом з Держпремій до розгляду. У вересні представники секції машинобудування Комітету побували з робочим візитом на Запорізькій АЕС, де змогли на власні очі побачити, як ведеться заміна конденсатора. До складу групи претендентів на здобуття премії входять фахівці «Турбоатома», дирекції «Енергоатома», ЮУАЕС і ЗАЕС, а також співробітники згаданих вище інститутів.
На офіційному сайті Комітету в коментарях до проекту провідні фахівці у сфері атомної галузі стверджують, що для стабільного забезпечення країни електроенергією до 2035 року необхідно здійснити реновацію (від лат. renovatio — оновлення, відновлення, ремонт) — процес покращення, тобто реконструкцію, реставрацію без руйнування цілісності структури діючих АЕС із модернізацією обладнання. Вони наголошують, що значного приросту електричної потужності атомних станцій можна досягнути шляхом модернізації допоміжного теплообмінного устаткування турбоустановок, зокрема конденсаторів парових турбін.
На думку експертів, проект розробки нових конденсаторів з наукової точки зору на сьогодні є актуальним. Він також має технічну новизну. Посилаючись на зазначене вище, фахівці вважають, що сам конденсатор та його засновники заслуговують на присудження Державної премії України в галузі науки і техніки. Останнє слово — за Комітетом.