244 тонны инноваций

В рамках комплексной программы «Новая энергия», которую компания «ЕвроСибЭнерго» (входит в En+ Group Олега Дерипаски) реализует уже несколько лет, рабочие колеса и другое оборудование также устанавливается на Братской и Усть-Илимской ГЭС. Но на Красноярской станции, до 50-летнего юбилея которой осталось чуть больше месяца (первый гидроагрегат здесь запустили 3 ноября 1967 года), ранее модернизировали только электротехническое оборудование – заменили все 12 гидрогенераторов и полностью обновили открытые распределительные устройства 220 и 500 кВ.

И вот теперь пришла очередь турбинного оборудования – рабочее колесо, как известно, это настоящее сердце гидроагрегата. Тот «орган», благодаря которому механическая энергия водного потока преобразуется в электричество.

На Красноярской ГЭС эксплуатируются 12 гидроагрегатов мощностью по 500 МВт каждый, турбины и генераторы для которых были изготовлены Ленинградским Металлическим заводом и «Электросилой» (сейчас входят в состав ПАО «Силовые машины»). Договор на проектирование, изготовление и поставку рабочих радиально-осевых колес был подписан между «Силовыми машинами» и «ЕвроСибЭнерго» в 2015 году. В этом, конечно, можно увидеть и определенный вызов – тот же ЛМЗ должен, по сути, подтвердить свой класс и доказать, что не растерял накопленные с советских времен компетенции. Чтобы, условно говоря, менять новые колеса пришлось даже не внукам нынешних работников ГЭС, а правнукам.

Первый модернизированный гидроагрегат с новым рабочим колесом на ГЭС планируется ввести в эксплуатацию в апреле 2018 года, второй – в январе 2019 года. По оценке коммерческого директора «ЕвроСибЭнерго» Давида Погосбекова, два новых колеса смогут на той же воде дополнительно вырабатывать порядка 300 млн кВт*часов в год уже с 2019 года. «Все это благодаря повышению КПД примерно до 96,7% - это будет очень хороший показатель при том напорном уровне водохранилища и объеме воды, который мы можем использовать. Дело в том, что эта ГЭС работает, что называется, «по воде», у нее есть некоторые ограничения по использованию водных ресурсов из-за необходимости обеспечения речной логистики и северного завоза в верхнем бьефе, а также водоснабжения населения в нижнем бьефе, в том числе жителей Красноярска. Поэтому на той же воде получать дополнительные миллионы киловатт – это безусловный плюс».

По словам Погосбекова, инвестиции в производство и замену первых двух колес превысили 1 млрд рублей, окупить которые планируется примерно за 10 лет. В «ЕвроСибЭнерго» рассчитывают в течение 8-10 лет последовательно заменить все 12 рабочих колес. По словам генерального директора ГЭС Сергея Каминского, «это будет очень важный и уникальный этап для работников станции. Нам предстоит наработать определенный опыт. Ведь за прошедшие полвека мы ремонтировали рабочие колеса, но еще ни разу их не поднимали и тем более не меняли – пока тут крутятся те, что были установлены при запуске станции. Покажите мне оборудование, способное проработать так пять-шесть десятилетий! Теперь нам нужно в первый раз эту процедуру пройти, отработать, после чего будет уже проще менять следующие колеса».

Инновационные лопатки

Сергей Каминский специально подчеркивает, что новые рабочие колеса – это безрисковая инвестиция. «50 лет назад, когда эту станцию строили, оборудование для нее изготовили на тех станках, на тех технологиях и из тех материалов, что были в то время. Подобных станций тогда еще не существовало, каждая была первенцем. И поэтому многое, в том числе и на Красноярской ГЭС, применялось впервые. Например, все наши 12 рабочих колес вроде бы одинаковые на вид, но на самом деле разные. На некоторых лопасти сделаны методом наплавления металла, на других использовали сварку взрывом. Почему так было сделано? Да потому что никто не знал тогда, как все эти разные технологии будут работать», - объясняет директор станции.

Кроме того, за минувшие 10-летия далеко вперед ушла и металлургия – и материалы для колес сегодня тоже выплавляют по современным технологиям и из новых сплавов. И если «старые» колеса, которые, впрочем, все эти годы работали без сбоев и продолжат крутиться еще не один год, сделаны из разных марок стали, то новые – только из нержавеющей. По данным «Силовых машин», при проектировании новых колес за счет моделирования и испытаний была найдена и новая форма лопастей. На станции сейчас ждут дня, когда поднимут первое из заменяемых колес – начнут тут с пятого гидроагрегата, срок эксплуатации которого составляет 48 лет, а выработка – более 40 млрд кВт*часов. Тогда разница в форме лопаток станет видна невооруженным глазом – на новых колесах изгиб более изящный, его уже один из работников назвал «бабочкой». «Новый изгиб лопастей – это инновационное решение,позволяющее обеспечить эффективность и динамическую стабильность модернизированных турбин. По сути, колесо осталось прежним, но вот такая форма как раз и позволяет повысить КПД всей турбины и нарастить выработку электроэнергии», - говорит директор по продажам и сервису ПАО «Силовые машины» Кирилл Торопов.

Кроме того, энергетические и экономические характеристики новых рабочих колес были подтверждены в ходе модельных испытаний, которые полвека назад, понятное дело, просто не проводились – компьютерного моделирования тогда не существовало в природы. Как полушутя говорит Сергей Каминский, «вот есть эконом-класс, есть бизнес-класс, а есть премиум. Так вот, мы устанавливаем на Красноярской ГЭС оборудование класса премиум, которое соответствует стандартам завтрашнего дня, сделано с запасом, в том числе по экологическим параметрам. И прослужит очень долго».

«Нам теперь не нужно ничего испытывать, мы накопили опыт эксплуатации и знаем, как все работает именно на этой станции. И сейчас мы просто меняем все элементы на более современные. Это премиум-класс не просто по названию, а по срокам эксплуатации, по времени межремонтных интервалов и многим другим техническим показателям. Например, мы рассчитываем, что расходы на ремонты новых колес можно будет сократить в три-четыре раза. Мы получили новое и безрисковое оборудование. Потому у нас есть уверенность, что мы не рискуем, как наши предшественники-гидростроители, мы ничего не проверяем и опытно не испытываем, а сразу уже эффективно работаем», - подчеркивает Каминский.

Кстати, второе колесо заменят на гидроагрегата №9, который отслужил 49 лет и выработал за свою активную жизнь более 95 млрд кВт*часов электроэнергии. На станции подчеркивают, что первенцев на замену выбирали, исходя из комплексной оценки каждого из колес по целому ряду показателей. Если говорить упрощенно, то начинают тут с тех колес, которые показывают худший КПД.

По морям и рекам

Но если технологии машиностроения и материалы за прошедшие десятилетия ушли далеко вперед, то единственное, что не изменилось – это логистика (хотя такого слова в 1960-х тоже не знали). Например, на Братской ГЭС уже заменили 12 из 18 колес, на Усть-Илимской – три колеса из 16. И четвертое вскоре начнет свой долгий путь в Усть-Илимск из Санкт-Петербурга, с того же ЛМЗ – на обе эти ступени Ангарского каскада рабочие колеса везут автотранспортом.

Новые колеса несколько лет назад на Саяно-Шушенскую ГЭС, а теперь – на Красноярскую – плывут по морям и рекам. Так было и полвека назад, когда эти станции строились. Масса каждого из новых красноярских колес – 244 тонны, диаметр – 8,5 метров. Это самые массивные в истории российской гидроэнергетики рабочие колеса гидроагрегатов. Такие громадины не загрузить ни на грузовик, ни в самолет – только на судно. Как рассказали «Кислород.ЛАЙФ» в компании FESCO, которая отвечала за доставку рабочих колес, за 24 дня судно СТК-1020 класса «река – море» преодолело около 6 тыс. км, стартовав от пристани ЛМЗ в Санкт-Петербурге 27 августа. Колеса прошли в закрытом трюме по Ладожскому и Онежскому озерам, через Беломоро-Балтийский канал вышли на Севморпуть, и, проплыв по Белому, Баренцеву и Карскому морям, зашли в Енисей. И с 10 сентября поднимались против течения до причала возле Красноярской ГЭС.

Уникальная логистическая операция завершилась 20 сентября. Весь путь по Енисею судно буксировали корабли «Енисейречфлота» - как объяснили в FESCO, это было необходимо из-за сложного течения реки, прохождения опасных порогов и туманов. Важно было не сесть на мель с таким грузом и пройти путь максимально быстро, а только местные капитаны знают, как задобрить Енисея-батюшку. При этом судно заправлялось всего раз – вторая после стартовой бункеровка прошла в порту Дудинки.

И в компании FESCO, и в дирекции по логистике «Силовых машин» скромно подчеркивают, что ничего сложно в доставке столь уникального груза, в принципе, не было – спецоперацию, говорят они, приходится изобретать для доставки любого сложного и тяжелого оборудования. Например, 86-тонное рабочее колесо для Усть-Среднеканской ГЭС в Магаданской области транспортировали до Магадана на самолете «Руслан». А оттуда, до самой станции, колесо пришлось тащить на трале чуть ли не по зимникам.

Ничего необычного нет и в судне СТК-1020. Оно не новое, построено в 1980-х и все эти годы возило самые разные грузы – от древесины до нерудных материалов. Выбор именно этой посудины был предопределен как дедвейтом (более 1,6 тыс. тонн), так и размерами трюма – красноярские колеса входили только в него. Кстати, обратно судно пойдет порожняком – ему нужно успеть вернуться обратно по Севморпути до конца октября, после этого навигация там будет закончена. Кстати, когда ГЭС строили, рабочие колеса доставляли не на судах, а на баржах. Причем они лежали не в трюме, а прямо на палубе. Так что новые колеса, можно сказать, попали в круиз vip-класса.

В некотором смысле доставку до ГЭС опробовали несколько лет назад на колесах для Саяно-Шушенской ГЭС. Они проходили тот же путь, и даже дальше – по судоподъемнику Красноярской ГЭС, через водохранилище и выше по Енисею. И все же те изделия были меньше по весу, да и везла их не FESCO.

Судно с красноярскими колесами подплыло к причалу у ГЭС вечером 19 сентября. Но пришвартоваться сразу не смогло – помешала осадка, пришлось чуть сбрасывать воду на станции и поднимать уровень у бетонных бортов. На это ушла пара часов, и первое колесо выгружали уже в темноте, при свете прожекторов. Второе колесо оставили на 20 сентября, чтобы историческое событие смогли заснять телекамеры и квадрокоптер.

По словам Игоря Самсонова, директора по логистике ПАО «Силовые машины», сама по себе эта часть доставки была совсем не сложной – требовалась лишь ювелирная работа капитана. Дело в том, что кран работает только по прямой линии, а потому капитану нужно было так пришвартовать судно, чтобы болты на подъемном механизме вошли в специальные пазы на колесе, как шпага входит в ножны. После этого колесо, пропарив над бетонным причалом, словно летающая тарелка, опускали на грузовую платформу. И уже на 80 резиновых автоколесах по прямой везли в ворота машинного зала – туда, где этой махине предстоит работать десятилетия. На все про все уходило примерно три часа. В самом зале кран транспортировал колесо туда, где его и будут монтировать – на площадку у гидроагрегата.

Вместе с колесами на ГЭС также доставили монтажные приспособления и другие детали, необходимые для реконструкции турбин, а также проведение комплекса испытаний. «Силовые машины» по договору обеспечат шеф-монтажные и пуско-наладочные работы, связанные с заменой рабочих колес и другого оборудования гидротурбин. В общем, все как и в 1960-х, когда тут, на Енисее, завершалась одна из «комсомольских строек».

Лисы и утки

Вечером, когда судно с рабочими колесами пыталось пришвартоваться к причалу ГЭС, на площадку пришла лиса. Тут ее уже знают, и животное было явно не испугано – оно вышло к людям, чтобы выпросить еды. «Такое животное не будет жить в грязном месте, также как чайки и утки. Появление тут диких зверей – яркий показатель того, что гидрогенерация является «зеленой», чистой, а не только возобновляемой энергетикой», - говорит Сергей Каминский.

Каждый киловатт, выработанный на ГЭС, равен примерно 300 грамм угля, который сжигает тепловая станция. За счет реализации первого этапа программы «Новая энергия» сибирские гидростанции «ЕвроСибЭнерго» (Красноярская, Братская и Усть-Илимская) к 2019 году увеличат производство экологически чистой электроэнергии на 1,5 млрд кВт*часов в год, пропуская через турбины тот же объем воды. Как неоднократно подчеркивал генеральный директор «ЕвроСибЭнерго» Вячеслав Соломин, за счет этого «зеленая» энергия ГЭС сможет частично заместить «грязную» энергию угольных электростанций – как известно, в ОЭС Сибири гидро- и тепловая генерация имеют примерно равные доли. Из-за чего, например, при низкой водности рек растет выработка угольных блоков, а в полноводные сезоны производство на ТЭС сокращается в пользу ГЭС. «Системный оператор» всегда отдаст предпочтение гидроэнергетике, потому что она дешевле.

Поэтому эффект от модернизации гидроэнергетики просчитывается просто: вода та же, а выработка больше. «Новая энергия» позволит сэкономить до 800 тыс. тонн угля в год и сократить выбросы парниковых газов угольных электростанций на 2 млн тонн в год в СО2-эквивалента, что очевидно благоприятно отразится на экологической обстановке в Сибири, за счет которой (вместе с Дальним Востоком и небольшой частью Урала), собственно, уголь и занимает свои якобы скромные 14% в общем энергобалансе России.

Можно констатировать, что сейчас именно в Дивногорске стартует второй этап «Новой энергии». Его самой затратной частью, видимо, станет модернизация Иркутской ГЭС – там планируется менять гидроагрегаты целиком. Поставщика новых турбин компания уже выбрала. Завершение модернизации Красноярской ГЭС станет не менее важной составляющей второго этапа программы. Тем более что, по словам Сергея Каминского, параллельно с рабочими колесам есть планы заменить и трансформаторы – не менее тяжелое и громоздкое оборудование.

В итоге вторая по мощности в России ГЭС станет, по сути, совершенно новой станцией – в тех же стенах и с той же плотиной. «На Красноярской ГЭС мы заменили или модернизировали практически все, от ОРУ-220 и ОРУ-500 до самих гидроагрегатов. Поэтому мы понимаем, что за счет замены рабочих колес мы существенно повысим производительность всей станции. Эта ГЭС – уникальна, ей всего полвека, но она работает уже сейчас с хорошим КПД и прекрасными экономическими показателями. Поэтому столь масштабная и полноценная модернизация именно здесь сразу же дает плюс в экономике, который виден, как говорится, невооруженным глазом. Кроме того, мы существенно повысим и надежность, и экологические параметры станции», - отмечает Давид Погосбеков.