Заміна конденсаторів турбін на ЮУАЕС: заплановане вдалося

Енергетична безпека - чи не найважливіша складова в життєдіяльності кожної країни. Сьогодні  гарантом сталого розвитку української економіки та суспільства є атомні електростанції. Чому? Бо саме АЕС забезпечують більше 50% потреби країни в електроенергії.  Незважаючи на плани уряду Олексія Гончарука до 2050-го року перейти на відновлювальну енергетику,  альтернативи атомній генерації  сьогодні немає – кажуть експерти. Одним із аспектів енергобезпеки є стан  потужностей та перспективи їх розвитку.  

Передова інженерна думка + професіоналізм = Державна премія

АЕС України об’єднує державне підприємство «Національна атомна енергогенеруюча компанія «Енергоатом». Підвищення рівня безпеки енергоблоків, продовження їх ресурсу  та покращення ефективності роботи є стратегічними напрямками діяльності Енергоатома. У  переліку технічних завдань енергокомпанії чільне місце посідає заміна конденсаторів турбін енергоблоків та модернізація теплообмінного обладнання на всіх АЕС України. Заміну конденсаторів виконують згідно з планом, затвердженим НАЕК «Енергоатом» на 2014-2020 роки. 

Южно-Українська АЕС першою серед вітчизняних атомних електростанцій почала заміну конденсаторів турбоустановок.  Під час планово-попереджувальних ремонтів  2015-2016 років  замінено конденсатор енергоблока №2, у ППР 2017-2018 – на енергоблоці №1.  Такі операції  на АЕС України раніше ніколи не виконували.  Нове обладнання замовили ВАТ «Турбоатом» з м. Харків. Ця компанія є флагманом енергетичного машинобудування України. Завод здійснює повний цикл виробництва: проєктування, виготовлення, постачання, налагодження та фірмове обслуговування турбінного устаткування для всіх типів електростанцій. Заміна турбін українських АЕС –  спільна робота фахівців ДП «НАЕК «Енергоатом», ВП ЮУАЕС, ВАТ «Турбоатом» та науковців Інституту електрозварювання ім. Є. Патона, яка продемонструвала єдність інженерної думки і професіоналізм виконавців робіт. Проєкт  «Розробка та впровадження конденсаторів парових турбін атомних електростанцій» отримав Державну премію України в галузі науки і техніки 2018 року.Серед лауреатівбув головний інженер ЮУАЕС Микола Феофентов.

Що мали і що отримали

Конденсатори нового покоління виправдали всі очікування. До маштабної реконструкції  Южно-Українська атомна електростанція мала значні втрати електричної енергії, пов’язані з технічним станом теплообмінного обладнання. Трубки застарілих конденсаторів за час експлуатації зазнали  забруднення у зв’язку з високим солевмістом  циркуляційної води, яка подається з Ташлицького ставка-охолоджувача у трубний простір конденсатора. Відкладення органічних та мінеральних речовин, а також утворення накипу на внутрішніх поверхнях теплообмінних трубок  погіршували теплопередачу, призводили до погіршання  вакууму в конденсаторах, а відтак – до зниження виробітку електричної енергії при постійній тепловій потужності реакторної установки.

«У  трубках конденсаторів розвивався й ерозійно-корозійний процес, який спричиняв виникнення у них нещільностей, що в свою чергу призводило до погіршання водно-хімічного режиму другого контуру АЕС і прискорювало «зношення» обладнання. Для пошуку присосів сирої води час від часу доводилось розвантажувати енергоблоки, а це знову ж таки втрати електричної енергії», - розповів заступник начальника виробничо-технічної служби ЮУАЕС Сергій Харічев.   І ще на одну деталь, яка знижувала ефективність роботи енегоблоків звернув увагу керівник виробничого відділу ВТС ЮУАЕС: теплообмінні трубки старих конденсаторів були виготовлені зі сплаву, який містив мідь; іони міді потрапляли в основний конденсат, що спричиняло пошкодження обладнання, зокрема, трубчатки парогенераторів. В новому конденсаторі матеріалом теплообмінних труб є нержавіюча сталь марки 316L, яка має гарантію 40 років. 

У виробничо-технічній службі ЮУАЕС підрахували, що  через забруднення конденсаторів на енергоблоці №1 в місяць у середньому втрачалось 20-30 млн кВт.год електроенергії, на енергоблоці №2 – від 5 до 15 млн кВт.год. Теоретично виходить, що енергоблоки щомісяця могли простоювати по півдоби, а то й добу. «Після заміни конденсаторів недовиробітку електроенергії з вказаної причини не спостерігається», - каже начальник технічного відділу ВТС ЮУАЕС  Сергій Медведєв. 

Сьогодні вже можна стверджувати, що першим ефектом маштабної роботи із заміни конденсаторів став додатковий виробіток електроенергії. Ще один плюс - покращення якості  води другого контуру АЕС, що дозволяє підвищити експлуатаційну надійність обладнання атомної станції. Знизились і  витрати на придбання хімічних реагентів.  Економічний ефект від заміни конденсаторів - більше 250 мільйонів гривень на рік. За підрахунками южно-українських фахівців, нове устаткування турбін окупиться за чотири роки.  

Застосовуючи досвід колег, набували свого

ЮУАЕС, починаючи заміну конденсатора турбіни на енергоблоці №3, врахувала попередній досвід. Але на першому та другому енергоблоках конденсатори були бічного виконання,  більш зручні для заміни, їх можна було демонтувати і ставити частинами. На третьому енергоблоці такої можливості не мали: щоб вилучити старий конденсатор і встановити новий, треба було розбирати стіну машинної зали, звільнити транспортні шляхи від трубопроводів та інших технологічних систем.  Так робили на Запорізькій атомній електростанції. ЗАЕС першою почала заміну конденсаторів К-33160 на модернізовані конденсатори «блочно-модульного» виконання К-38080 з трубними системами із корозійно-стійких матеріалів для турбін К-100-60/300  «Проте у сусідів три корпуси низького тиску, а в нас - чотири, які треба було монтувати одночасно. Це було дуже складне інженерне та монтажне завдання, ми до нього ретельно готувалися», - зазначає начальник відділу підготовки та проведення ремонтів ВП ЮУАЕС Костянтин Щербань. Окрім того,  на третьому енергоблоці ЮУАЕС вперше в Україні міняли конденсатор на швидкохідній турбіні. Свого часу турбіну для третього енергоблока ЮУАЕС виготовили на Ленінградському металічному заводі, для решти «серійників» - у Харкові. Тож, застосовуючи досвід сусідів, южно-українські атомники набували свого.

Хронологія робіт 

Енергоблок №3 на щорічний плановий ремонт зупинили 16 травня. Заміна конденсатора турбіни – одна із основних операцій, що визначала термін ремонтної кампанії. Згідно з графіком ремонту на цю роботу було відведено 171 добу. Загалом же ППР енергоблока №3 планували закінчити за 186 діб. 

На початок червня було підготовлено майданчик, куди доставлялось обладнання, і де виконувалось укрупнення  модулів конденсатора. Паралельно демонтувались металоконструкції та трубопроводи в машинній залі на шляху пересування  модулів. Встановлено кран для їх переміщення. Попереду – п’ять місяців напруженої роботи. 

Виведення демонтованих частин конденсатора за межі машинної зали розпочали 8 липня. Для цього підготували спеціальні портали, встановили направляючі рейки. Ними ж заводили нові модулі. Доставляли модулі з монтажного майданчика до порталів  за допомогою автокрана вантажопідйомністю 400 тонн і довжиною стріли 63 метри.  Його надала підрядна організація ТОВ «Альянс». Портали для транспортування були обмежені трубопроводами та іншим турбінним обладнанням, тож кожна операція вивірялась до сантиметра. Для демонтажу окремих модулів необхідно було звільнити транспортні шляхи від унікального обладнання - лінзових компенсаторів. «Це надзвичайно важливе обладнання. Нам необхідно дуже обережно його демонтувати. Для цього будуть споруджені спеціальні стапелі. Компенсатори зафіксують у певному положенні, зріжуть з паропроводів, а після заміни конденсатора знову встановлять. Ось така конструктивна особливість нашого турбогенератора», - зазначає заступник начальника турбінного цеху №2 з ремонту Євген Чорнозубенко.  Тим часом на монтажному майданчику тривав процес укрупнення модулів  оновленого конденсатора. Усі зварювальні шви підлягали ретельній перевірці на якість.

Монтаж  нового обладнання було розпочато 12 серпня. Операція відповідальна і важка. Причому, у прямому значенні цього слова. Вага укрупненого модуля – майже 70 тонн. Через обмежений простір застосування вантажопідйомних механізмів було неможливе, тож до штатного місця конструкції доводилось пересувати. 

У корпус конденсатора турбіни енергоблока №3 ЮУАЕС останній новий модуль було заведено 3 вересня. «Це була досить непроста операція як з інженерного боку, так і транспортно-такелажного, - зазначає заступник начальника турбінного цеху №2 з ремонту ЮУАЕС Євген Чорнозубенко. - Габарити кожного елемента мають 12 метрів у довжину, 2,5 метра в ширину та 6 метрів у висоту. Для їх транспортування з монтажного майданчика до спеціально облаштованих порталів у стіні машинної зали задіяли спеціальний кран, який має здатність самостійно визначати масу вантажу та налаштовувати противаги. За його допомогою транспортування відбувалося безпечно і з високою точністю. На штатне місце кожен модуль виставляли вже за допомогою електричних лебідок».

Попереду був не менш відповідальний період – зварювання укрупнених елементів конденсатора. Дозвіл на роботу надали лише після того, як модулі були точно встановленіна штатні місця. Для цього попередньо виконали геодезичну зйомку та зробили відповідні заміри.  Сам процес зварювання проходив поетапно, по два модулі, після чого на конденсатозбірник встановили спеціальну сітку, яка унеможливлюватиме потрапляння забруднення та сторонніх предметів з підвідних трубопроводів до конденсатних електронасосів. Це нові  елементи, які, на думку фахівців, підвищать надійність роботи обладнання.

На середину листопада  заміну конденсатора турбіни енергоблока №3 було практично завершено. Успішно проведено його гідравлічні випробування. «Корпус перевірили на щільність, заповнивши його парою приблизно на 5 тисяч  тонн. Це дозволило нам визначити дефектні місця і усунути зауваження. Повторні заповнення показали, що конденсатор готовий до подальших етапів випробувань», - пояснив заступник начальника турбінного цеху №2 Євген Чорнозубенко. 

Виведення з машинної зали демонтованих модулів тривало 34 дні. 22 доби знадобилося на встановлення нових. «Оновлений конденсатор дозволить підвищити коефіцієнт корисної дії енергоблока, а це - додаткові кіловати. Покращиться також хімічний стан теплоносія другого контуру. Під час планового ремонту, крім заміни конденсатора турбіни, ми також виконали реконструкцію конденсаторів турбоживильних насосів», - підсумував зроблене Євген Чорнозубенко.                                                                                                                              

«Безпосередньо в роботах на конденсаторі було задіяно 135 фахівців. Це монтажники, зварювальники, різчики, геодезисти, кранівники, - розповідає провідний інженер-технолог служби модернізації і реконструкції ЮУАЕС Сергій Пустовєтов. - Та насправді над цим проєктом працювало набагато більше людей. Документацію на реконструкцію розробила проєктна організація  «ЮТЕМ-ІНЖИНІРИНГ». На ЮУАЕС підготовкою робіт займались служба модернізації та реконструкції, відділ підготовки та проведення ремонтів, конструкторсько-технологічний відділ, управління виробничо-технічної комплектації. Головним підрядчиком було ТОВ «Альянс». У роботах активну участь брав персонал енергоремонтного підрозділу, координували дії працівники турбінного цеху №2, шеф-нагляд виконували представники фірми-виробника обладнання  ВАТ «Турбоатом».

Усі учасники процесу вболівали, щоб робота була виконана якісно і вчасно. І все заплановане вдалося. 29 листопада о 1 год 36 хв по закінченні капітального планово-попереджувального ремонту третій енергоблок Южно-Української АЕС підключено до енергосистеми України. Сьогодні він несе номінальне навантаження.

Юлія Дікусар, Олена Резник