Чуть больше чем через неделю — 22 декабря — украинские энергетики отметят свой профессиональный праздник, накануне которого южно-украинские атомщики по традиции подводят итоги своих достижений. В 2018-м их было немало, однако об одном следует рассказать детальнее. Хотя бы потому, что Южно-Украинская атомная электростанция в этих работах стала пионером среди отечественных атомных станций. Речь идет о завершении процесса замены конденсаторов турбин на первом и втором энергоблоках Южно-Украинской АЭС.
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 выполнена полная замена конденсаторной установки, тогда, конечно, не удалось. Электрическая мощность второго блока в этот же период составляла 1030 мегаватт при той же температуре охладительной воды».
В целом, процесс замены конденсаторов турбин на двух южно-украинсих блоках, который сейчас полностью завершился, продолжался 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 гривен в год. Южно-украинские специалисты подсчитали, что новое оборудование турбин окупится за 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, например, в сентябре при плане 63,66% составил 65,10%. Добиться 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 размеру модуль как небольшой дом и весит почти 30 тонн. Вес одной стороны конденсатора — около тысячи тонн. Естественно, демонтаж и монтаж такого оборудования — задача не из легких. Например, 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, выполнявшим монтаж многотонного оборудования на первом и втором блоках, благодаря другой конфигурации машинного зала, к этому прибегать не пришлось. Однако легкой задача все же не была. Во-первых, они были пионерами по замене конденсаторов турбоустановок на отечественных АЭС. А, как известно, первопроходцам всегда сложнее. Во-вторых, высокая интенсивность работ требовала значительных расходов 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 крупных размеров. Точности выверения и доведения промежутков до минимальных значений требовала и сварка соединений», — делится Юрий Иванович.
На вопрос «Были ли сомнения, что все пройдет удачно?» он отвечает обыденно: «Никаких сомнений в хорошем результате у нас не было. Каждый монтажник знал свое дело и выполнял его добросовестно».
БЫЛА ЛИ НЕОБХОДИМОСТЬ?
Южно-украинские специалисты единогласно констатируют: была. Для наглядности картины попытаюсь объяснить назначение и принцип работы конденсатора. Пар, поступающий из парогенераторов, вращает турбину, которая в свою очередь приводит в действие генератор, вырабатывающий электроэнергию. После этого отработанный пар необходимо сконденсировать и трактом основного конденсата и питательной воды вернуть в парогенератор, чтобы все повторить опять. Охлаждается пар в конденсаторах (в межтрубном пространстве) — конструкциях, состоящих из корпуса и набора довольно сложного оборудования из больше чем ста тысяч медно— никелевых трубок. Охладительной жидкостью в конденсаторе является циркуляционная вода, которая подается из Ташлицкого пруда-охладителя ЮУАЭС в трубное пространство конденсатора. Из-за повышенного солесодержания воды Ташлицкого водохранилища в этих трубках развивается эрозийно-коррозийный процесс, который приводит к возникновению неплотности трубной части конденсатора и, как следствие, — к ухудшению эксплуатационной надежности и к сокращению ресурса основного оборудования (трубчатки парогенераторов АЭС) и вспомогательного.
Для полного понимания следует отметить, что конденсатор относится к оборудованию второго контура и не входит в первый радиоактивный, так что речь идет о «чистых» воде и паре. В таком случае именно конденсационный модуль паротурбинных установок совместно с другим оборудованием, определяют надежную и экономическую работу энергоблоков АЭС. Нарушение в роботе конденсаторов, в конечном счете, приводят к вынужденному снижению электрической мощности энергоблока. Иначе говоря — резко ухудшают показатели работы атомной станции.
Учитывая более чем 30-летнюю эксплуатацию южно-украинских энергоблоков, приходим к выводу, что замена конденсаторов турбин здесь назрела давно.
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
Интересно будет узнать, в чем же, собственно, было «ноу-хау». А заключалось оно в двух вещах: материале, использованном в трубном аппарате, и компоновке трубных пучков. Здесь, уважаемый читатель, наберись терпения, поскольку в описании сложившейся ситуации и концептуальных особенностей нового конденсатора, извини, но нельзя обойтись без профессиональной терминологии.
Как уже упоминалось, повышенное солесодержание воды Ташлицкого водохранилища долгое время приводило к повреждению охладительных трубок конденсаторного устройства, образованию присосов сырой воды, ухудшению водно-химического режима и в конечном итоге — к снижению КПД энергоблоков. НАЭК «Энергоатом» решил исправить 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 способно изготовить подобное оборудование. «Новый конденсатор по своим размерам принципиально не отличается от старого. Однако отличие все-таки есть. Заключается она в том, что в новом конденсаторе материалом теплообменных труб является нержавеющая сталь марки 316L. Это предотвращает вынесение меди из теплообменных трубок в тракт основного конденсата и питательной воды и дальше 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 ВП ЮУАЭС по ремонту Анатолий ИЛАТОВСКИЙ. — Нержавеющая сталь, из которой изготовлена трубчатка нового конденсатора, имеет гарантию около 40 лет. Замена материала не только улучшила коррозийную стойкость теплообменного аппарата, но и предотвратила вынесение 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 охладительную способность конденсатора и благодаря этому повысить и мощность турбины, что, в конечном итоге, обеспечило увеличение эффективности эксплуатации всего энергоблока».
По сути, это новый конденсатор. Подчеркивая его безусловную значимость для отечественной атомной энергетики, эксперты сошлись во мнении, что новый конденсаторный модуль надежнее предыдущего оборудования, которое давно уже физически и морально устарело. Важно также, что модель этого конденсатора не имеет аналогов в мировой практике атомного турбиностроения и раньше не применялся 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 во время ремонтной кампании в рамках продолжения его срока эксплуатации.
НА ПОЛУЧЕНИЕ ПРЕМИИ
В апреле этого года проект по разработке нового поколения конденсаторов для турбоустановок АЭС был выдвинут на получение 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 собственными глазами увидеть, как ведется замена конденсатора. В состав группы претендентов на получение премии входят 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 (Реновация от лат. renovatio — обновление, восстановление, 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 мнению экспертов, проект разработки новых конденсаторов с научной точки зрения на сегодняшний день является актуальным. Он также имеет техническую новизну. Ссылаясь на вышеупомянутое, специалисты считают, что сам конденсатор и его основатели заслуживают присуждения Государственной премии Украины в области науки и техники. Последнее слово — за комитетом.
