Одна из самых актуальных задач научного комплекса РусГидро – обеспечение надежной и безопасной работы основного и вспомогательного оборудования гидростанций, снижение аварийности и повышение срока его службы. Чтобы решить ее, ученым необходимо поставить точный диагноз каждому узлу и механизму энергообъекта и подобрать верную терапию.

НИИЭС используют комплексный подход к оценке фактического состояния энергетического оборудования, включающий техническое диагностирование, контроль металла, вибрационные, тепловые и энергетические испытания.Для максимальной объективности оценки в нее входит множество этапов: анализ конструкторской и эксплуатационной документации; выявление технологических и эксплуатационных дефектов; лабораторные исследования деградации физико-механических свойств материалов; создание уточненной геометрической и расчетной моделей; анализ нагрузок и воздействий; поэтапный анализ начального и результирующего напряженно-деформированного состояния; оценка остаточного ресурса.

– При оценке остаточного ресурса оборудования мы используем в качестве определяющих именно те параметры, изменение которых может привести конструкцию в предельное или неработоспособное состояние, – рассказывает начальник отделения контроля надежности оборудования Сергей Фотин. – Комплексность подхода подразумевает учет многофакторности нагружения рассматриваемых элементов, а также контроль их технического состояния на всех этапах жизненного цикла – от приема стальных заготовок до демонтажа на основании выработки ресурса.

При этом используются самые современные технологии: метод магнитной памяти металла, позволяющий в режиме экспресс-контроля точно выявлять зоны остаточных напряжений в металле нагруженных элементов оборудования гидротурбин, магнитный метод коэрцитивной силы – наиболее эффективное на сегодняшний день решение для экспериментальной оценки усталостной долговечности металла. В настоящее время специалисты института апробируют их на действующих объектах компании. 
 
Для определения остаточных напряжений и деформаций тепловой природы в металле, возникающих при сварочно-ремонтных работах, ученые разработали технологию численного моделирования процесса заваривания дефектов и повреждений элементов гидроэнергетического оборудования. Она позволяет определить уровень остаточного напряженно-деформированного состояния расчетным путем. Технология успешно апробирована на лопасти поворотно-лопастной гидротурбины Нижегородской ГЭС с эрозионными повреждениями. При обосновании возможности перемаркировки генератора на повышенную мощность важную роль играют численные методы анализа напряженно-деформированного состояния несущих элементов. Их применение позволило специалистам НИИЭС обосновать рекомендации по гидроагрегату №1 Новосибирской ГЭС.

– После аварии на Саяно-Шушенской ГЭС особое внимание уделяется обследованию шпилечных соединений крышек высоконапорных гидротурбин, – говорит заместитель директора Аналитического центра по безопасности ГТС и надежности оборудования Станислав Матюшечкин. – Мы совместно со специалистами МЭИ разработали методику оценки остаточного ресурса фланцевых соединений гидроэнергетического оборудования средненапорных и высоконапорных ГЭС на основе численного анализа их многоцикловой усталостной прочности с учетом данных технической диагностики, монтажных напряжений и режимных параметров. Эта методика позволяет спрогнозировать срок службы шпилек и организовать их своевременную замену.


В рамках НИР по эффективности работы роторных элементов гидротурбин в НИИЭС разрабатывают сразу несколько методик оценки состояния оборудования. Одни позволяют выявить отклонения фактической геометрической конфигурации энергооборудования от проектной, другие – провести уточненный анализ массовых характеристик для таких крупных элементов, как лопасти гидротурбин. Они дают возможность с высокой точностью определять объемно-массовые характеристики узлов, исследовать влияние отклонений их геометрии на показатели эффективности функционирования ГЭС, выявлять степени разбалансировки быстро вращающихся узлов, вести непрерывный мониторинг изменения их технического состояния. Все эти методики основаны на применении средств лазерного трехмерного сканирования оборудования – технологии, позволяющей бесконтактным способом определять пространственные координаты большого количества точек на поверхностях объектов и в результате получать их точную геометрическую конфигурацию и объем. Разработанные методики прекрасно зарекомендовали себя при уточненном определении объемно-массовых характеристик лопасти гидротурбины Угличской ГЭС.

С 2010 года специалисты НИИЭС обследовали более 200 и испытали 180 единиц основного энергетического оборудования ГЭС.