Создание гидротурбинного оборудования для Саяно-Шушенской ГЭС

Создание гидротурбинного оборудования для Саяно-Шушенской ГЭС, не имеющей аналогов в практике мирового гидростроительства, представляло собой сложную инженерно-техническую и научную проблему. сравнительно небольшой протяженности фронта гидре технических сооружений при мощности станции 6400 МВ предъявлялись жесткие требования к габаритам проточной части, что привело к необходимости значительна интенсификации рабочего процесса гидротурбины. Г«$ логические условия накладывали ограничения по заглублению турбин под уровень нижнего бьефа. Задача осложнялась и тем, что диапазон напоров 170—230 м не был освоен в отечественном гидро-турбостроении. Кроме того, предполагался досрочный ввод первых агрегатов при пониженном до 60 м напоре. Это потребовало разработки для пусковых агрегатов сменного рабочего колеса и конструкции турбины, обеспечивающей установку на первых агрегатах двух колес (сменного и штатного).
В результате работ, проведенных объединением с« привлечением НПО ЦКТИ, ЛПИ имени Калинина и ВНИИГ имени Веденеева,' получен целый ряд новых рабочих Колес, уровень КПД которых на модели достигает 92,6— 92,8% и которые включены в номенклатуру гидротурбин ' и могут быть применены на других ГЭС. По сумме показателей принято рабочее колесо РО 230/833, разработанное ЛМЗ, имеющее КПД около 96%. Рабочее колесо ; турбин Красноярской ГЭС имеет максимальный КПД 94%.
Разработана спиральная камера с несколько зауженным входным сечением, обеспечивающая высокий КПД турбины и позволяющая уменьшить фронт здания ГЭС. Разработанная отсасывающая труба высотой, равной =2,5 Ог сохраняет высокий уровень КПД и обеспечивает эксплуатационную надежность турбины.
Большой объем исследований был проведен по направляющему аппарату. Исследованы варианты, различающиеся высотой, профилем и числом лопаток и колонн ста^ тора. Принят направляющий аппарат с 20 лопатками при 20 колоннах статора.
Впервые были проведены замеры силовых характеристик на рассогласованном направляющем аппарате, результаты г -которых учтены в конструкции турбин и системе управления для обеспечения надежности эксплуатации. Для К, обеспечения прочности конструкции потребовались исследования напряженного состояния основных деталей и в первую очередь узлов статор — спираль и рабочее колесо.
Совместно с институтами ЦНИИТмаш и ЛПИ имени Калинина проводился большой комплекс работ по исследованию усталостной и коррозионно-усталостной прочности сталей 00Х12НЗД, 10ХСНД и МСт 3. Эти работы проводились на крупных образцах при очень больших базах нагружения (50-10е циклов), при различных видах нагружения.
Были впервые определены параметры, определяющие V кинетику роста трещин в материалах. Исследования напряженного состояния рабочего колеса проводились расчетным и опытным путями. Экспериментальные исследования напряженного состояния проводились на большом кавитационном стенде лаборатории гидротурбин. При этих исследованиях определялись как статические, так и динамические напряжения, действующие в лопастях рабочего колеса. Для более полного суждения о динамическом состоянии конструкции впервые определялись также пульсации давления на лопастях рабочего колеса.
Были проведены также расчетно-исследовательские работы, позволившие определить напряженное состояние и обосновать в прочностном отношении принятую в проекте : «смешанную», конструкцию спиральной камеры. В процессе комплексных, теоретических и экспериментальных исследований внесены усовершенствования в теорию и г практику, гидродинамических и прочностных расчетов, усовершенствованы методы экспериментальных исследований, расширена и оснащена современными приборами экспериментальная база.