Генератор, как и турбина, относится к основному оборудованию машинного зала, которое в немалой степени влияет на эффективность работы энергоблока. О проблемах производства, эксплуатации, модернизации генераторов рассказывает главный технолог отдела инженерной поддержки эксплуатации АЭС Концерна «Росэнергоатом» Олег Пророков
– Олег Александрович, какие разновидности электрических генераторов применяются сегодня на АЭС?
– Исторически сложилось так, что на атомных станциях России эксплуатируются турбогенераторы одного производителя – ПАО «Силовые машины»; исключением является Билибинская АЭС, где используются на энергоблоках № 1 и 2 два генератора малой мощности (12 МВт) производства Лысьвенского завода тяжелого электрического машиностроения. В «продуктовую» линейку «Силовых машин» до сих пор входили генераторы мощностью 220, 500 и 1000 МВт. На энергоблоках РБМК используются два генератора по 500 МВт, на соответствующих по мощности энергоблоках ВВЭР – один генератор на 1000 МВт.
Новой разработкой «Силовых машин», ориентированной на атомные энергоблоки нового поколения с повышенной надежностью и безопасностью, создаваемые в РФ в рамках реализации проекта «АЭС-2006», стал турбогенератор мощностью 1200 МВт, так называемый «три воды». Его особенность – полное водяное охлаждение (ротор, обмотка статора, сердечник статора). Исключение из контура охлаждения водорода обеспечивает взрыво– и пожаробезопасность эксплуатации оборудования. На блоке БН-800 Белоярской АЭС установлен турбогенератор мощностью 890 МВт. Подобные решения с водяным охлаждением ранее уже были реализованы на Пермской ГРЭС.
В настоящее время первый генератор мощностью 1200 МВт эксплуатируется на головном объекте серии «АЭС-2006» – энергоблоке № 1 Нововоронежской АЭС-2. Такие же генераторы будут установлены в машинных залах новых энергоблоков Ленинградской и Курской АЭС.
– Сколько лет служит генератор и какие работы обычно проводятся по нему во время ремонта энергоблоков?
– Раньше срок службы составлял 25 лет, сейчас – 30. Но генератор не является незаменяемым элементом – в этом его конструктивная особенность. Как правило, можно осуществить его замену, поэтому генератор не является критичным элементом для продления срока эксплуатации энергоблока.
Что касается ремонтов, то существуют два их вида – текущий и капитальный. Капитальный ремонт обязательно предполагает выемку ротора и тщательный инструментальный осмотр статора и ротора генератора в соответствии с требованиями заводской документации, проведение определенного объема испытаний. Капитальный ремонт генератора проводится один раз в шесть лет. Между капитальными ремонтами проводится текущий ремонт при останове энергоблока в ремонт. Во время ремонтов приглашаются шеф-инженеры завода-изготовителя. Под их контролем проводятся основные технологические операции.
– В Концерне реализуются программы повышения мощности энергоблоков. Как в связи с этим модернизируются генераторы?
– Как известно, первой в Концерне была реализована программа повышения мощности энергоблоков до 104 %. Для этого потребовалось также провести модернизацию и турбинного, и генераторного оборудования. Модернизация электротехнического оборудования была представлена в этой программе отдельным разделом.
В соответствии с программой на генераторах мощностью 1000 МВт проведена модернизация роторов и возбудителей. Что касается генераторов мощностью 500 МВт, то они перешли на мощность 104 % за счет того, что был увеличен межремонтный период с 12 до 18 месяцев.
В настоящее время в Концерне осуществляется программа повышения мощности энергоблоков ВВЭР-1000 до 107 %. Пилотный проект реализуется на энергоблоке № 4 Балаковской АЭС. В этой программе, как и в предыдущей, также четко расписано, что предстоит сделать по электротехническому оборудованию, участвующему в схеме выдачи мощности. Проработка возможности повышения мощности была осуществлена сразу на 107 и 110 %. В итоге расчеты показали, что при повышении мощности до 110 % генератор может выдавать 1170 МВт. А так как выпускаемые до сего времени генераторы выдавали максимум 1100 МВт, было принято решение закупить генератор такой мощности. Вопрос о возможности изготовления генератора мощностью 1170 МВт был проработан с потенциальными исполнителями, такими как ПАО «Силовые машины» и компания Alstom (ныне вошедшая в состав General Electric). По результатам конкурса право на изготовление нового генератора выиграло ПАО «Силовые машины». В 2019 году генератор планируется к установке на энергоблоке № 4 Балаковской АЭС на место демонтированного старого оборудования.
– В чем преимущество «Силовых машин»?
– Одно из важных преимуществ «Силовых машин» по сравнению с зарубежными производителями в том, что компания является обладателем всей конструкторской и проектной документации по эксплуатируемым в настоящее время генераторам. Импортному изготовителю пришлось бы проектировать генератор, который должен подходить по так называемым «посадочным местам». У каждого производителя такого уникального оборудования существует своя технология его производства. В нашем случае зарубежному изготовителю генератора пришлось бы делать посадочные места генератора абсолютно идентичными старому генератору, менять налаженный технологический процесс. Что привело бы к значительному удорожанию генератора и оказалось крайне невыгодно как для производителя (тем более если речь идет пока только о единичном исполнении), так и для эксплуатирующей организации.
– В конце прошлого года в ходе испытаний головного блока серии «АЭС-2006» на Нововоронежской атомной станции вышел из строя электрический генератор, это вызвало отключение энергоблока от сети, потребовался срочный неплановый ремонт. Какие проблемы в принципе существуют в производстве, эксплуатации, модернизации этого оборудования?
– В ходе расследования причин выхода из строя генератора определены непосредственные и коренные причины и разработаны компенсирующие мероприятия, направленные на устранение этих недостатков. Одна из основных – качество изготовления. Зачастую бывает так, что одно и то же оборудование, изготовленное и поставленное на АЭС одновременно, проявляет себя в работе очень по-разному: один генератор работает великолепно, другой – с многочисленными отказами. Понять, в чем причины такого положения вещей, и принять меры к устранению недостатков – задача завода-изготовителя, в данном случае ПАО «Силовые машины».
Разумеется, и Концерн не устраняется от решения подобных задач. Во-первых, принимаются дополнительные нормативные документы, в соответствии с которыми усиливается контроль качества изготовления оборудования. Привлекаются специализированные организации, которые для Концерна осуществляют работу с заводом-изготовителем, разрабатывают планы качества, определяют контрольные точки. Увеличивая объем контроля, мы тем самым пытаемся улучшить качество изготовления. Завод-изготовитель в результате такого взаимодействия проводит дополнительные испытания. В частности, это касается ситуации, возникшей на головном блоке «АЭС-2006»: в настоящее время внесены изменения в конструктив генератора, в заводские программы испытаний. Это должно повысить качество производимого оборудования.
Усиление контроля происходит и в процессе эксплуатации; мы увеличиваем объем контролируемых параметров на работающем генераторе. «Силовые машины» разрабатывают дополнительные системы мониторинга. Если раньше мы контролировали не так много параметров – температуру и вибрацию, то теперь осуществляется контроль наиболее нагруженных участков генераторов. С учетом этих новых данных «Силовые машины» могут гораздо более точно оценивать состояние генератора, вносить необходимые изменения в конструктив будущих генераторов, а также определять остаточный ресурс критических элементов.
– Какие новые идеи находят воплощение в последние годы в производстве генераторного оборудования?
– Главная идея – повышение мощности: Концерну, естественно, более выгодно укрупнять оборудование, что приводит к уменьшению капитальных затрат при сооружении энергоблока. Правда, здесь мы встречаемся с ограничением в лице Системного оператора – для него такой подход не очень хорош. И это понятно: если в узле генерации работают десять агрегатов по 100 МВт каждый, то выход из строя одного из них не создает серьезного дефицита энергии в энергоузле и, как следствие, перетоков. А если работает один генератор мощностью 1000 МВт, выход его из строя сразу дает дефицит электроэнергии в узле в 1000 МВт, и переходные процессы в энергоузле становятся очень сложными. В этом случае Системному оператору приходится разрабатывать, соответственно, более сложные компенсирующие мероприятия. В традиционной тепловой электроэнергетике, к слову, таких мощных генераторов очень мало.
Поэтому все согласования проходят заранее – определяются площадки, просчитывается устойчивость энергоузлов. Работа проводится комплексно как со стороны Системного оператора, Концерна, так и сетевой компании ПАО «Россети», которая электроэнергию доставляет потребителям.
– Существуют ли в Концерне еще какие-то программы, направленные на улучшение работы электротехнического оборудования?
– Сейчас в Концерне реализуется восемь программ, направленных на замену электротехнического оборудования. Это связано с рядом причин: обеспечением пожарной безопасности, заменой морально устаревшего оборудования и т.п.
Реализация программ дает свой положительный результат – по уже выполненным работам значительно снизился, а иногда и совсем отсутствует процент отказывающего оборудования. Конечно, много еще надо реализовать, но в целом Концерн уверенно идет к поставленной цели.
Разумеется, проводится ежедневная работа, направленная на подбор дополнительных систем контроля и мониторинга электротехнического оборудования, которые бы позволили станциям иметь больше информации о его текущем состоянии. Активно ведутся работы по созданию систем, которые должны помогать эксплуатировать оборудование, находить дефект в начальной стадии его развития, тем самым предотвращая возможные серьезные нарушения в работе и, как следствие, незапланированный простой и убытки. Этой работой планомерно занимается Департамент инженерной поддержки Концерна.
Алексей Комольцев для журнала РЭА
