Уникальная реконструкция Усть-Хантайской ГЭС открыла дорогу инновациям

18 октября пуском последнего заменённого гидроагрегата на одной из самых северных в мире гидроэлектростанций завершилась кардинальная модернизация, начало которой было положено в 2012 году. По сути, в турбинном хозяйстве Усть-Хантайской ГЭС из прежнего остались только железобетонные строительные конструкции и скала, в которую врублено тело плотины.

Помимо климатических трудностей Крайнего Севера в ходе реконструкции приходилось учитывать то, что Хантайку нельзя было останавливать, поскольку она является регулятором всей Таймырской энергосистемы.



«Замена агрегатов поэтапно шла на действующей станции, поэтому важно было выделить зоны, в которых будут работать люди. Заменено полностью всё: не только первичное оборудование (турбина, генератор), но и вся «вторичка», - поясняет директор станции Алексей Потапов. – Релейная защита, автоматика – теперь это всё современные цифровые разработки. До последнего выключателя, до последнего кабеля всё было заменено».

В реконструкции ГЭС были заняты в разное время от 50 до 170 приезжих специалистов, работавших вахтовым методом. Перед ними стояла необычная задача – не просто заменить турбины, выработавшие ресурс, на новые, а поменять их «конструктив», втиснув новый тип машин в «прокрустово ложе» старых! Это всё равно, что переобуть коньки на лыжи, но в тех же габаритах… Генеральный директор НТЭК Сергей Липин подчёркивает, что на Усть-Хантайской ГЭС впервые было реализовано такое уникальное решение. Подобного прежде в России не делали нигде.



Авторами этого гидротехнического чуда стали специалисты группы компаний «ТЯЖМАШ», штаб-квартира которой находится в Самарской области. Специально прилетевший на Таймыр на пуск 7-го, последнего заменённого гидроагрегата Хантайки президент ГК «ТЯЖМАШ» Сергей Трифонов удивил журналистов охватом и масштабом сфер деятельности. Только в области гидроэнергетики «ТЯЖМАШ» пускает в этом году 25 машин в России, Чехии, Болгарии, Финляндии, Эквадоре, Японии, Швейцарии и на Филиппинах. А ведь кроме производства гидротурбин «ТЯЖМАШ» построил стартовый комплекс для сверхтяжёлых ракет на космодроме «Восточный». Стартовый комплекс для ракет типа «Союз» также поставлен этой компанией. Большой объём работ «ТЯЖМАШ» выполняет по заказам атомной отрасли и разных направлений машиностроения.



«На Таймыре Хантайка у нас тоже не единственный объект, - рассказывает Сергей Трифонов. – Мы выиграли тендер и начинаем отгрузку оборудования рудоподачи для 3–го пускового комплекса Талнахской обогатительной фабрики (ТОФ-3). Мы делаем автоматическую систему диспетчерского управления всем Норильским промрайоном. Также в этом году сдаём главную понизительную подстанцию в гидропорте Валёк».

Так всё же, как удалось поменять один тип турбин на принципиально другой? К разговору с подробными пояснениями подключается младший в этом семейном дуэте – Дмитрий Трифонов, вице-президент ГК «ТЯЖМАШ» — директор бизнес-единицы по гидротурбинному оборудованию:

«Каждая река индивидуальна, и каждая ГЭС имеет свой напор и свой расход. Того коэффициента полезного действия, который запросила у нас Усть-Хантайская ГЭС, достичь было сложно. Вообще, прежде, чем делать машину, изготавливают её точную копию, которую испытывают в лаборатории. В нашей лаборатории в Чешской республике мы провели модельные испытания рабочих колёс с 11, 13 и 15 лопастями. Наилучший результат получили на колесе турбины с 15 лопастями. Такие и стали делать».



Как на словах всё звучит просто! На самом деле, чем больше лопастей, тем сложнее работать с колесом сварщикам. А им ошибиться нельзя – турбина должна проработать 50 лет! Вообще в работе по модернизации Усть-Хантайской ГЭС «ТЯЖМАШ» поставил внутрикорпоративный рекорд – проект новой турбины был разработан за 6 месяцев, а весь цикл от первых чертежей до готового изделия занял 18 месяцев. Параллельно шло проектирование вспомогательного оборудования и всего проекта реконструкции, согласование множества документов и получение необходимых разрешений в Минстрое РФ, Главгосэкспертизе и т.п.

«Ни один проект гидротурбины не рождается внезапно. Дело в том, что и прежние турбины на Усть-Хантайскую ГЭС поставило наше предприятие, поэтому общение между нами и гидроэнергетиками было и ранее, - рассказывает Дмитрий Трифонов. – Первый раз намерение заказчика заменить турбины было озвучено в 2004 году, и мы, имея чертежи прежних турбин, уже примерялись к этому объекту. Вот так и к другой станции НТЭК, Курейской ГЭС, мы примеряемся уже сейчас, прикидываем возможные технические решения, выполняем предварительное математическое моделирование»…

Разговор про Курейскую ГЭС зашёл не случайно. Это следующий объект реконструкции большого энергетического хозяйства «Норникеля». Потому-то сразу после пуска последнего реконструированного гидроагрегата на Усть-Хантайской ГЭС символический гаечный ключ был передан представителю Курейской ГЭС.



Но всё-таки, зачем понадобилось «городить огород» с невероятно сложной заменой конструктивного типа турбин? Не проще ли было оставить всё, как есть, только новее? Дело в том, что поворотно-лопастные турбины на самом деле обладают меньшим КПД, чем радиально-осевые, ранее им это «прощали» за более широкий диапазон регулировки мощности.

«Во всех «хрестоматийных» учебниках по гидроэнергетике можно прочитать, что поворотно-лопастная машина имеет диапазон регулирования мощности 40-100%, а радиально-осевая машина – только 60-100%. Мы же впервые смогли сделать для Хантайки (а затем сделали и для других станций) диапазон регулирования на радиально-осевой машине от 0% до 100%!» - не без гордости говорит Дмитрий Трифонов

Таким образом, новые гидроагрегаты стали и более гибкими в выдаче мощности, и более эффективными в выработке электроэнергии. Первая машина нового типа безотказно отработала на станции уже 7 лет, на ней проводили только плановые регламентные работы. Новые гидроагрегаты обладают мощностью 71 МВт против 61 МВт прежних.



«В результате мы вырабатываем большее количество электроэнергии с одного кубометра воды и тем самым либо замещаем тепловую генерацию, снижая выбросы CO2, либо увеличиваем возможность потребления вот этой самой новой «зелёной» экологичной электроэнергии, - подчёркивает глава НТЭК Сергей Липин. – Усть-Хантайская ГЭС – это один из ключевых элементов нашей энергосистемы. В год она производит порядка 2,5 млрд квт•ч. Это практически четверть всего объёма электроэнергии, который потребляет Норильский промышленный район. От надёжной работы этой станции зависит энергоснабжение всего НПР и города Игарка».