ГРЭС-3 ИМ. Р.Э. КЛАССОНА, ЧАСТЬ 2

После окончания Великой Отечествен­ной войны ГРЭС-3 им. Р.Э. Классона располагала самым неэкономичным оборудованием и всего 38 МВт установленной электрической мощности Давление пара перед турбинами равнялось всего 17 атмосфер — ниже, чем на любой другой электростан­ции Мосэнерго. Несколько улучшило показатели прибывшее на ГРЭС-3 оборудова­ние из поверженной Германии — турбогенератор 13 МВт, три кот­ла общей производительностью 200 т пара в час. Немецкое оборудование было рассчитано на высокие параметры пара. Работникам ГРЭС-3 пришлось в короткие сроки, впервые в Мосэнерго, перевести значитель­ную часть электростанции на давление 420 атмосфер с использованием выходя­щего из немецкой турбины 17-ти атмосферного пара для вращения двух старых агрегатов. Но все равно семь человек произ­водственно-технического персона­ла на один установленный мегаватт мощности даже для того, послевоенного, времени счита­лось крайне низким показателем. Развитию электростанции по отработан­ной в энергетике схеме пре­пятствовало отсутствие достаточного по объему водоема.

В 1950-х годах по городу по­ползли слухи о предстоящем за­крытии электростанции. Ди­ректор электростанции А.П. Троицкий обратился за помощью к Г.М. Кржижановскому. Вскоре в Электрогорск переехала экспериментальная лаборатория, занимавшаяся теплотехническим направлением в структуре проб­лем атомных электростанций. Это не решило вопрос коренным обра­зом, но несколько сгладило остро­ту положения.

В 1961 году пришло сообщение о том, что на одной из электростан­ций Ленинграда пущена и успешно работает небольшая (4 МВт) газо­турбинная установка.

«Простейшая ГТУ состоит из компрессора, в котором сжимает­ся атмосферный воздух; камеры сгорания, где в среде этого воздуха сжигается топливо, и турбины, в которой расширяются продукты сгорания. Так как средняя темпера­тура (или объем) газов при расши­рении существенно выше, чем воз­духа при сжатии, мощность, раз­виваемая турбиной, оказывается, даже с учетом потерь, больше мощ­ности, необходимой для вращения компрессора. Их разница представ­ляет собой полезную мощность ГТУ» (Ольховский Г.Г. Энергетические газотурбинные установки. М.: Энергоатомиздат).

ГТУ не требовала тех больших объемов воды, которые были необходимы при вводе традиционных тепловых мощностей. За ГТУ ухватились как за якорь спасения. В качестве определяющего аргумента на первый план была выдвину­та возможность применения газо­турбинных установок в качестве ма­невренных мощностей.

«...Тепловые станции с крупны­ми блоками работают в основ­ном в стабильном режиме — на пуск и остановку их мощнейших агрегатов требуются часы, а то и дни. Между тем нам необходимы энергетические мощности, способ­ные включаться на сравнительно короткое время — на три-четыре часа утром и вечером... Для решения проблемы. исполь­зуются электростанции двух ти­пов: гидроаккумулирующие (ГАЭС) и с газотурбинными установками (ГТУ). И те, и другие «раскручива­ются» за считанные минуты и могут производить значительное количество дополнительной энер­гии». (Газета «Правда», 30 мая 1983 г. Статью писали управляющий Мос­энерго П. Серебряников, главный инженер ГРЭС-3 Л. Дубровский и др.).

Окончательную точку в реше­нии этого вопроса, устранившую, как тогда казалось, все сомнения и проблемы, поставил министр энер­гетики и электрификации СССР П.С. Непорожний. В 1962 году Петр Степанович посетил электростанцию и, вернувшись в Москву, дал зада­ние направить на ГРЭС проекти­ровщиков. Проект быстро вынесли на ут­верждение. Однако, выяснилось, что в перечень работ, выполнение которых значилось в плане девятой пятилетки 1971-1975 годов, стройка в Электрогорске не включена. В марте 1971 года на собрании ра­ботников ГРЭС-3 им. Р.Э. Классона принят текст обращения в вы­шестоящие партийные и прави­тельственные органы. В обращении говорилось о том, что строительство ГТУ экономически выгодно, т.к. для подготовки, организа­ции строительства на пустом месте требовались бы годы, а здесь его мо­жно было разворачивать немедлен­но: проложены подъездные пу­ти, есть жилье для строителей, возможно легко проводить новые подземные коммуникации, есть опытные энергичные кадры. В план десятой пятилетки была заложена установка трех газотурбинных установок мощностью 100 МВт на ГРЭС-3 им. Р.Э. Классона. Инженерный коллектив элект­ростанции сразу же занялся подго­товкой к предстоящим большим работам.

Еще в начале 1970-х годов ростов­ское отделение ТЭП выполнило проект. Теперь он тщательно изучал­ся, анализировался. Следующий этап подготовки — оборудование. Два по­добных агрегата к тому времени уже работали на ТЭЦ Краснодара. Неод­нократные поездки к краснодарским коллегам научили подмосковных энергетиков многому. Ассигнования, выделенные на строительные работы, начали по­ступать с середины 1975 года. На тер­ритории, отведенной под ГТУ, на­чались планировка, разметка. Пер­вые бригады формировались из ра­ботников станции. Ближе к концу года в Электрогорск приехали первые строители.

Весной 1976 года на ГРЭС-3 им. Р.Э. Классона произошла смена руководителей. Ушед­шего на застуженный отдых директора А.П. Троицкого заменил Николай Иванович Устин, занимавший ранее должность начальника ПТО. В апреле 1976 года уложи­ли первый блок в основание глав­ного корпуса, а к концу года должны были пустить новый агрегат. Однако с изготовлением оборудования на Ленинградском металлическом заводе дело обстоя­ло непросто. При разговоре с глав­ным инженером завода о сроках – четкого ответа не получали. К осени 1976 года прибыли дополнитель­ные бригады строителей, более тысячи человек. Для обустройства прибывающих при­спосабливали все, что было возмо­жно. Под общежитие, несмотря на бурные протесты работников, получивших ор­дера на квартиры, переоборудовали вводимый в эксплуатацию жилой дом.

Узлы газотурбинной установки начали поступать в конце октября, а затем прибыли и приступили к де­лу и заводские специалисты. Случа­лось, что обнаруживались нехватки необходимых материалов, а то и деталей. По требованию заводского шеф-инженера все доставлялось из Ленинграда немедленно. В декабре корпус собрали полностью. Затем выверка, испытания. 15 января 1977 года состоялся пуск аг­регата. Но недоделки вскоре дали о себе знать. Наиболее ощутимая — отсутст­вие у установки глушителя. В мо­мент пуска рев, который издала ма­шина, заставил вскочить с постелей тысячи перепуганных жителей. Глушитель поставили в апреле, устранив тем самым и шум, и по­ток жалоб, градом посыпавшийся во всевозможные инстанции. На параллельную работу с сетью системы Мосэнерго генератор ГТУ-100 включили 2 февраля 1977 года.

Сообщение на между­народной конференции по газовым турбинам в Брюсселе о создании в России газотурбинной установки мощностью 100 МВт — первой та­кой мощности в мировой практике - вызвало, пожалуй, не изумление, а скорее недоверие. Слабо верилось, что советская энергетика, утратив­шая, к тому времени некоторые из приоритетов, вновь вышла на пе­редовые позиции в одном из ве­дущих направлений.

Среди энтузиастов, восприняв­ших процесс освоения необычной машины как закономерный, был начальник смены Краснодарской ТЭЦ О.В. Кравченко. Ин­женер пытливый, знающий, он внес немалый вклад, чтобы макси­мально сократить период наладки. Ему-то и предложили стать начальником нового газотурбинного цеха ГРЭС в Подмосковье. Предложение было принято. Вскоре Олег Васильевич перебрал­ся в Электрогорск. Знакомясь с персоналом цеха, обратил внимание на одного из на­чальников смен, Александра Семеновича Осыку (сегодня главный инженер Мосэнерго). Молодой инженер, пришедший на электростанцию после института, демонстрировал не только солидную теоретическую подготовку, но и завидную дотошность, осваивал особенности не совсем обычной машины, старался прочув­ствовать ее сильные и слабые сто­роны. И когда, дна года спустя, началь­ник цеха предложил А.С. Осыке стать своим заместителем, коллектив поддержал.

В 1978 году ввели в эксплуатацию вторую ГТУ. Особенности оборудования ставили перед коллективом все новые задачи. Очень часто давало сбой зажи­гание — темной оставалась полови­на камеры. Разобравшись в схеме и конструкции устройств, О.В. Кравченко и А.С. Осыка. докопались до причины. За сравнительно небольшой срок Олег Васильевич, Алек­сандр Семенович и мастер цеха централизованного ремонта Геннадий Васильевич Рудазов разработали и внедрили силами своего цеха более совершенную схему. Bсe преимущества были на­столько очевидны, что уже на следу­ющей, третьей ГТУ-100, созданной Ленинградским металлическим заводом для ГРЭС-3, была использована именно эта схема.

Энергетики ГРЭС-3 им. Р.Э. Классона и далее принимали активное участие в соз­дании, усовершенство­вании и доводке газотурбинных установок. Инициатором и непремен­ным участником дискуссий по принципиальным вопросам был главный инженер Мосэнерго Н.И. Серебряников. Он не давал успо­коиться на достигнутом ни себе, ни другим. Уло­вив в предложении инженеров что-либо существенное, важное, он тут же включался в решение проблемы. Успевал везде.

Немалые трудности при освоении газотурбинных установок пришлось преодоле­вать при решении вопросов выбора для них топлива. Наиболее подхо­дящим был бы газ, но ГРЭС в Электрогорске источника газа не имела, и потому выход сле­довало искать в применении жид­кого топлива — лучше дизельного. Но и такое решение реализовать было трудно. В 1970-х годах все запасы чистого моторного топлива шли на удовлетворение нужд сель­ских механизаторов. Стоимость тонны дизель­ного топлива почти вдвое превы­шала цену специального газотур­бинного топлива. Сотрудники ГРЭС-3 им. Р.Э. Класоона вначале побывали на нефтеперегонных заводах Москвы, Рязани, ознакомились с ГОСТами и получили исчерпывающую инфор­мацию об изготовляемой заводами продукции. Изготовитель ГТУ, Ленинград­ский металлический завод (ЛМЗ), изучив характеристики предлагаемых за­водами видов топлива, решительно заявил о их непригодности для экс­плуатации газотурбинных устано­вок. Специалисты утверждали: на­личие в топливе калия, натрия, ва­надия отрицательно влияет на ра­боту установки - при необычно вы­соких температурах, которые дей­ствуют на лопатки первой ступени, возникает их коррозия. Начались долгие, вначале безуспешные, поиски завода, который согласился бы изготавливать топ­ливо, удовлетворяющее требовани­ям энергетиков. Наконец такой за­вод нашли. Готовить топливо в со­ответствии с условиями, которые поставил ЛМЗ, согласился нефте­перегонный завод в Перми.

Специалисты ЛМЗ изучали про­дукцию завода несколько дней. До­бро на его использование хотя и да­ли, но с оговорками. А потом, ког­да мосэнерговцы уехали, те и вовсе передумали, направив те­леграмму:«В периоды пуска и останова разрешается применять только ди­зельное топливо».

Пришлось создавать две парал­лельные системы подачи и хране­ния дизельного и газотурбинного топлива. Осложнения возникли еще из-за высокой температуры застывания получаемого из Перми топлива. Даже при относительно нормаль­ной температуре воздуха оно ста­новилось нетранспортабельным. Приходилось согревать его по всей трассе подачи.

Тем временем проблемой пре­дотвращения коррозии металла при высоких температурах занялись и другие организации. Всесоюзный те­плотехнический институт разрабо­тал состав, технологию добавки при­садок, которые, по утверждению разработчиков, должны были нейт­рализовать вредные влияния натрия, калия, ванадия. Однако, в пиковом режиме работы ГТУ применение их существенно усложнялось. Затем появилось сообщение: ин­ститут Патона на Украине успешно освоил нанесение защитного по­крытия поверхности металла лопа­ток, работающих в условиях высо­ких температур. Изучением работ, проводимых Патоном и его единомышленника­ми активно занялся главный инженер ГРЭС-3 Л.И. Дубровский. Неоднократные поездки в Киев и знакомство с методом Патона убедили Леонида Ивановича в его действенности. Казалось бы, выход найден. Од­нако, межведомственные междоу­собицы, когда для продвижения своих интересов некоторые не по­стеснялись бросить тень на своих более способных коллег, отодвину­ли решение этого вопроса. Пона­добилось еще полгода, чтобы по­крытие лопаток первой ступени ГТУ по методу инженера Патона было вменено заводам в качестве обязательного требования.

Специалисты ГРЭС-3 внесли ве­сомый вклад в решение проблемы защиты лопаток ГТУ от коррозии. С заводами и научными организа­циями они на равных участвовали во многих начинаниях, которые в конце концов обеспечили надежное функциони­рование газотурбинной установки и ее главного элемента — лопаточ­ного аппарата турбины.

«Проведение исследования экс­плуатационной надежности рабо­чих лопаток газотурбинной уста­новки ГТУ-100, изготовленных из металла разной выплавки, терми­чески обработанных по разной технологии, имеющих различную конструкцию), различные вариан­ты покрытия, работающих в усло­виях газовой среды различного со­става, позволили создать и вне­дрить на ГРЭС-3 Мосэнерго комп­лекс мероприятий по повышению долговечности лопаточного аппа­рата ГТ-100... » Осыка А.С. Автореферат диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук.

Последнюю, третью ГТУ-100, пу­стили в апреле 1980 года. Проведенная заводом модерни­зация позволила повысить ее номинальную мощность до 107 МВт. Упорная работа по совершенст­вованию ГТУ продолжалась с неизмен­ной настойчивостью. Научной и практической работой на электро­станции руководил но­вый главный инженер Леонид Ива­нович Дубровский. Поддержи­вались теснейшие контакты с уче­ными. Представители ведущего в этой области Всесоюзного тепло­технического института наблюда­ли, контролировали, анализирова­ли, изучали сильные и слабые сто­роны агрегатов, на­мечали пути совершенствования. И всегда рядом с ними находились инженеры ГРЭС. Вникали, впиты­вали, иногда подсказывали, помога­ли переводить теоретические изы­скания в практическую плоскость. Такое тесное общение было полез­но и тем, и другим. И, естественно, когда министер­ством, а затем и правительством был поставлен вопрос о переходе к ГТУ мощностью 150 МВт, более со­вершенным, перспективным, то ни у кого не вызвало возражений, ког­да в качестве научной и производ­ственной базы для их освоения бы­ла предложена первая в стране рай­онная электростанция.

«...строительство газотурбин­пых станций надо будет продол­жить столь же интенсивными тем­пами, причем на базе более  высоко­эффективной турбины ГТЭ-150, имеющей при больших мощностях и экономичности меньшие габариты и металлоемкость». ( Газета «Правда», 30 мая 1983 года)

Занимать опыт на этот раз было не у кого — агрегат подобного типа и мощности должен был быть освоен нашими энергетиками впервые. Наи­большие сложности были связаны с температурой, при которой должна была работать установка. В 1970-е годы этой проблеме уделялось большое внимание в мировой практике. Наибольшего успеха энергетики США и передо­вых европейских стран достигли, прежде всего, за счет значительно­го подъема температуры газов пе­ред турбиной. Так удалось улуч­шить коэффициент полезного дей­ствия установок.

«Начальная температура газов выбирается возможно более высо­кой и ограничивается доступными по практическим и экономическим соображениям (стоимость изго­товления, сроки службы, надеж­ность) средствами охлаждения со­прикасающихся с горячими газами деталей, прежде всего рабочих ло­паток первой ступени турбины. Для освоенных в мировой практике мощных энергетических агрегатов начальная температура газов составляет 1250—1450 К, в проек­тах, над которыми ведутся рабо­ты, до 1700—1900 К». (Ольховский Г.Г. Энергетические газо­турбинные установки. М.: Энергоатомиз-дат. 1985. С. 23)

Приступая к созданию, а затем и освоению на ГРЭС-3 им. Р.Э. Классона ГТЭ-150, намечали сделать рывок повышений началь­ной температуры газов перед турби­ной — 1100 ^оС вместо 750 ^оС, ос­военных к тому времени, на рабо­тавших ГТУ-100. Осуществить столь резкий ска­чок решено было в два этапа. На­чальный — освоение температуры 950^оС. Лишь когда работа установ­ки при таких параметрах станет до­статочно устойчивой, переходить к температуре 1100 ^оС — предельной для этого типа. Первый этап неожиданностей не принес. Пуск, наладка, выход на 950^оС прошли по разработанной программе. Однако всем было по­нятно, что рубеж, взятый энергети­ками ГРЭС — позиция промежу­точная. Всего 30% составил КПД ГТУ на этом, первом, этапе. Реше­ние основной, наиболее сложной, задачи было еще впереди и, как оказалось, заняло более двух лет.

Наиболее уязвимым узлом при переходе па работу с температурой 1100°С оказались лопатки двух первых ступеней турбины. Стало ясно, что устойчивой, надежной ра­боты лопаточного аппарата можно достигнуть лишь при условии со­блюдения безукоризненного каче­ства производственных процессов на всем пути изготовления лопа­ток. Отработка технологии штам­повки, затем литья потребовали у исследователей и производствен­ников уйму времени. При тех высочайших требовани­ях, которые предъявлялись к изде­лию, в брак шло более шестидеся­ти процентов продукции, принося заводу-изготовителю большие убытки. Сложность состояла еще и в том, что для обеспечения прочно­сти при столь высоких температу­рах газов каждая из множества ло­паток должна была еще и охлаж­даться изнутри, что так же значи­тельно осложняло процесс их изго­товления.

Выполнявший заказ энергети­ков завод турбинных лопаток в Ле­нинграде смог наладить связи с од­ной зарубежной фирмой, приоб­рел у нее оснастку, оборудование и обеспечил ЛМЗ доброкачествен­ными турбинными лопатками в до­говорные сроки.

В марте 1985 года было полностью прекращено сжигание торфа в станционных котлах, а через пять лет впервые в России на ГРЭС-3 заработала газотурбинная энергетическая установка парогазового цикла мощностью 150 МВт.

Случались аварии, работа по изготовлению ротора турбины, пригодного для функционирования в условиях среды 1100^оС, велась более двух лет. Только в ноябре 1997 года ротор доставили в Электрогорск. У одной из двух, уже отработавших немалый срок, ГТЭ-150 вынули ротор. Но его место поставили новый. С 1 мая 1998 года начались пуски. С каждым последующим выходили на более высокую ступень темпера­туры газов. Одновременно велась наладка пускового устройства. На температуру 1100^оС вышли н мае. Этап завершающий - синхрони­зация, включение генератора в сеть, набор нагрузки - прошел без откло­нений от намеченной программы. А затем — срыв.

Главный инженер ГРЭС-3 им. Р.Э. Классона Александр Семенович Осыка, главный конструктор ЛМЗ Алек­сандр Серафимович Лебедев и главный специалист службы наладки Мосэнерго Валерий Алексеевич Харченко вряд ли когда-нибудь забудут 19 нюня 1998 года. На 18-м пуске, когда нагрузка на ГТУ достиг­ла 128 МВт, на их глазах произошло то, что в документах было названо: «Перегрев нижней полки направля­ющего аппарата второй ступени, приведший к ее повреждению». Когда, как казалось, до успешно­го завершения дела оставался один шаг — разлад, неуверенность

И снова программы длительных испы­таний. С конца июля они велись не­прерывно. Генеральный конструк­тор подсчитал: за 1998 год — более ста испытательных пусков. В первые месяцы 1999 года, когда начальная температура газов вновь достигла требуемых 1100^ОС, вы­шли на мощность 155 МВт. Это бы­ла победа. Ленинградский металлический завод, Мосэнерго и ГРЭС-3 предъявили свое детище к сдаче в эксплуатацию.

«3 апреля подписан акт приемки ГТЭ-150 в опытную эксплуатацию, в период которой основное внимание будет со­средоточено на проверке надежно­сти работы наиболее напряженных узлов агрегата при длительной экс­плуатации, внедрении диагностичес­кой аппаратуры, улучшении экологических показателей установки. Счи­таем, что большой опыт, накоплен­ный Мосэнерго в процессе довод­ки ГТЭ - 150, позволит решать новые задачи по повышению уровня оте­чественного газотурбостроения».

Рапорт Генерального директора ОАО «Мосэнерго» Н.И. Серебряникова Министру топлива и энергетики РФ С.В. Генералову, Председателю правления РАО «ЕЭС России» А.Б.Чубайсу, Председателю совета директоров РАО «ЕЭС России» В.В. Кудрявому, Генеральному директору ОЭС «Центрэнерго» А.М. Смирнову.

С декабря 1999 года введено в эксплуатацию основное оборудование первой очереди – газотурбинный блок GT-35 с котлом-утилизатором ТF-80 шведской фирмы ABB STAL. Электрическая мощность турбины составляет 16,78 МВт, тепловая – 24,08 Гкал/ч.

В декабре 2000 года начала вырабатывать теплоэнергию первая в России ГТУ-ТЭЦ в Электростали, входящая в структуру ГРЭС-3. В январе 2009 года в состав ГРЭС-3 вошла ТЭЦ-6. С января 2010 года в состав ГРЭС-3 вошла ГТУ-ТЭЦ (г. Павловский Посад) установленной электрической мощностью 16 МВт и тепловой мощностью 32 Гкал/ч. ГТУ-ТЭЦ – одни из самых экологически чистых электростанций ОАО «Мосэнерго». Их показатели по выбросам значительно меньшие, чем у котельных такой же мощности.

На ГРЭС-3 планируется поэтапная замена устаревшего оборудования на современное, соответствующее самым высоким экологическим стандартам.