energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2017-10-3-197-205energsecurity-511Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЭНЕРГЕТИКИGENERAL ISSUES RELATED TO RELIABILITY AND SAFETY OF THE POWER INDUSTRYЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОТУРБИН СО СРОКОМ СЛУЖБЫ ВЫШЕ НОРМАТИВНОГОOPERATING CHARACTERISTICS OF HYDRAULIC TURBINES WITH SERVICE LIFE EXCEEDING THE STANDART ONEИванченкоИ. П.IvanchenkoI. P.

ул. Атаманская, д. 3/6, 191167, Санкт-Петербург

Atamanskaya str., 3/6, 191167, Saint-Petersburg

ПрокопенкоА. Н.ProkopenkoA. N.

ул. Атаманская, д. 3/6, 191167, Санкт-Петербург

Atamanskaya str., 3/6, 191167, Saint-Petersburg

hydroturb@ckti.ruОАО «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И. И. Ползунова» (ОАО «НПО ЦКТИ»)РоссияJoint-Stock Company «I. I. Polzunov Scientifi c and Development Association on Research and Design of Power Equipment» («NPO CKTI»)Russian Federation201714112017103197205Copyright © Иванченко И.П., Прокопенко А.Н., 20172017Иванченко И.П., Прокопенко А.Н.Ivanchenko I.P., Prokopenko A.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/511

Отечественная гидроэнергетика развивалась в советские годы по иной концепции, чем в настоящее время. Ставилась задача всемерного удешевления и ускорения гидроэнергетического строительства, тогда как сегодня гидроэнергетика ориентирована на получение максимальной выработки энергии от проходящего объема воды. Исследуется зависимость энергетических, кавитационных и надежностных показателей гидротурбин от концепции развития гидроэнергетики. Обобщен опыт проектирования и эксплуатации гидротурбин со сверхдлительным сроком службы.

В отличие от существующей точки зрения многих специалистов в статье показывается, что созданное 50÷60 лет назад оборудование действующих ГЭС сохраняет высокую надежность до настоящего времени. Этот вывод является результатом анализа коэффициентов готовности гидроагрегатов 20 ГЭС и изучения состояния ресурсоопределяющих узлов турбин. Такое положение объясняется двумя причинами. Проектная установленная мощность ГЭС выбиралась Гидропроектом из условия, чтобы она превышала гарантированную 80÷90% времени в год. Образовавшийся резерв мощности позволяет работать турбинам в генераторном режиме лишь 50÷70% календарного времени. Вторым фактором является повышенная в 1,5 раза и более металлоемкость советского оборудования по сравнению с современными машинами.

Зато уровень КПД гидротурбин с большим сроком службы значительно ниже современного. Это объясняется не только моральным и физическим старением оборудования, но и советской концепцией развития гидроэнергетики: установкой рабочих колес в «зажатые» по размерам гидроблоки; форсировкой расхода воды; изготовлением проточной части турбин из материалов с пониженной кавитационной стойкостью. К другим факторам низкой эффективности использования водотока на действующих ГЭС следует отнести несоответствие проектных параметров гидротурбин реально сложившимся режимным условиям работы оборудования. Приведение параметров новых гидротурбин в оптимальное соответствие с реальными режимными условиями реконструируемых ГЭС является основным фактором, обеспечивающим повышение эффективности использования водотока на ГЭС.

Материалы статьи имеют практическую значимость для обоснования реконструкции оборудования действующих ГЭС со сроком службы выше нормативного, а также выбора параметров новых турбин. 

Domestic hydraulic power engineering developed during the Soviet years according to a diff erent concept than at the present time. The task was set to make cheaper and faster hydraulic power construction, while today the hydraulic power industry is focused on obtaining maximum energy production from the passing volume of water. The article investigates the dependence of energy, cavitation and reliability parameters of hydraulic turbines on the concept of hydraulic power development. The work is based on the generalization of experience in the design and operation of turbines with an extremely long service life.

Unlike the existing point of view of many experts, the article shows that the equipment of operating hydroelectric power plants created 50 – 60 years ago preserve high reliability up to the present time. This conclusion is the result of analysis of availability factors of hydraulic units on 20 hydroelectric power plants and the study of the condition of resource-determining units of turbines. Such situation is connected with two reasons. Design installed capacity of hydroelectric power plant was selected by the Hydroproject based on the condition that it exceeded fi rm capacity 80 – 90 % of the time per year. Appeared power reserve allows turbines to operate under generating condition only 50 – 70 % of the calendar time. The second factor is increased specifi c quantity of metal of the Soviet equipment by 1.5 and more times in comparison with modern units.

On the other hand the level of efficiency of the turbines with long service life is much lower than today’s. This is due not only to moral and physical ageing of the equipment but because of Soviet concept of hydraulic power engineering: installation of runners into «squeezed» in size hydraulic units; forcing of water flow; manufacturing of turbine flow path from materials with low cavitation resistance. Other factors of low efficiency of water course use at operating hydroelectric power plants include discrepancy between design parameters of hydraulic turbines and the actual operating conditions of the equipment. Bringing the parameters of new hydraulic turbines in optimum correspondence with the actual operating conditions at modernized hydroelectric power plants is the main factor ensuring the increase in the efficiency of use water course at hydroelectric power plant.

The materials of the article are of practical importance both for the justification of equipment modernization at operating hydroelectric power plants with service life longer than the standard one and selection of parameters for new turbines. 

концепция развития гидроэнергетикиэнергетическиекавитационные и надежностные показателигидротурбинасрок службыconcept of hydraulic power engineering developmentenergycavitation and reliability indicatorshydraulic turbineservice lifeReferencesПетреня Ю. К., Иванченко И. П., Демьянов В. А. Современный уровень и основные направления развития гидротурбостроения в России и за рубежом // Гидротехническое строительство №7, 2006, С. 33 – 38.Petrenya Yu. K., Ivanchenko I. P., Demyanov V. A. The Current Level and Main Directions of Development of Hydraulic Turbines in Russia and Abroad // Hydraulic Engineering, No. 7, 2006, p. 33 – 38.Демьянов В. А., Пылев И. М. Опыт и проблемы создания и реконструкции гидротурбинного оборудования // Гидротехника XXI век, №2, 2011, С. 12 – 31.Demyanov V. A., Pylyov I. M. Experience and Problems of Creation and Reconstruction of Hydroturbine Equipment. // Hydrotechnics XXI Century, No. 2, 2011, p. 12 – 31.Иванченко И. П., Щур В. А. Использование переменной частоты вращения для повышения эффективности работы гидротурбин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук / под ред. В. П. Шорина,. Том 14,. Самара, 2012,. С. 658 – 661.Ivanchenko I. P., Schur V. A. Use of Variable Rotational Speed to Improve the Efficiency of Hydraulic Turbines // Izvestiya of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. Edited by V. P. Shorin, v.14, Samara, 2012, p. 658 – 661.Шакарян Ю. Г. Оптимизация работы гидротурбины посредством применения переменной частоты вращения / Шакарян Ю. Г., Сокур П. В., Плотникова Т. В., Тузов П. Ю., Лунаци М. Э., Шаварин В. Н., Абубакиров Ш. И., Щур В. А. // Гидротехническое строительство, 2013, №2, С. 2 – 8.Shakaryan Yu. G., Sokur P. V., Plotnikova T. V., Tuzov P. Yu., Lunatsy M. E., Shavarin V. N., Abubakirov S. I., Schur V. A. Optimization of the Operation of the Hydroturbine by Applying Variable Rotational Speed // Hydraulic Engineering, 2013, No. 2, p. 2 – 8.Байков А. И., Руденко А. П. Состояние гидросилового оборудования на гидроэлектростанциях России // Гидротехническое строительство. №5, 2012, С.54 – 57.Baikov A. I., Rudenko A. P. Condition of Hydraulic Power Equipment at Hydropower Plants in Russia // Hydraulic Engineering, No. 5, 2012, p. 54 – 57.Григорьев В. И. Пути повышения надежности и долговечности гидротурбинного оборудования при реконструкции гидроэлектростанций // Гидротехническое строительство. 1994, №12, С. 6 – 9.Grigoriev V. I. Ways to Improve the Reliability and Durability of Hydroturbine Equipment During the Reconstruction of Hydroelectric Power Plants // Hydraulic Engineering. 1994, No.12, p. 6 – 9.ГОСТ 4425-86. Турбины гидравлические. Номенклатура показателей.GOST 4425-86. Hydraulic Turbines. Nomenclature of Indicators.Владиславлев Л. А. Надежность гидротурбин // – М.: Энергия. 1970. 9. Справочник по эксплуатации и ремонту гидротурбинного оборудования // Под ред. Штерна Е. П. – М.: Энергоатомиздат., 1985.Vladislavlev L. A. Reliability of Hydraulic Turbines // Мoscow, Energy. 1970.Иванченко И. П., Прокопенко А. Н. Комплексные показатели надежности гидроагрегатов // Надежность и безопасность энергетики., 2012, №3 (18), С. 63 – 66.Handbook on Operation and Repair of Hydraulic Turbine Equipment // edited by E. P. Shtern. Мoscow, Energoatomizdat. 1985.Платов В. И. Разработка предложений по концепции предотвращения аварий на энергетических объектах и в энергосистемах. // НИР Гидропроекта, шифр 4030,. – М., 1990.Ivanchenko I. P., Prokopenko A. N. Complex Indicators of Reliability of Hydraulic Units // Reliability and Safety of Power Engineering. 2012, No.3 (18), p. 63 – 66.Platov V. I. Development of Proposals on the Concept of Preventing Accidents at Power Facilities and in Power Systems // Research Project of Hydroproject, Pressmark 4030, Мoscow, 1990.Platov V. I. Development of Proposals on the Concept of Preventing Accidents at Power Facilities and in Power Systems // Research Project of Hydroproject, Pressmark 4030, Мoscow, 1990.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.