Maxim Pshenichnikov (oude_rus) wrote,
Maxim Pshenichnikov
oude_rus

Category:

Немного цифирок по СШГЭС аварии

Я тут с неделю назад сделал кой-какое подсчеты по аварии. Полученные цифры -- разумеется, совершенно тривиальные для любого гидроэнергетика -- меня несколько ошеломили. Так что я их выложу, может, еще кому интересно будет.

1. Штатный расход воды по одному водоводу (их всего 10) - примерно 350 м3/с. Что при диаметре водовода в 7.5 м соответствует скорости воды в 8 м/с, или 30 км/ч. Как велосипедист, одним словом.

2. Скорость падения воды с рабочей высоты 200 м - 63 м/с, или 230 км/ч. Так быстро не каждый автомобиль сможет ехать.

3. Почему же вода в водоводе течет медленно, а не быстро? Потому, что ее потенциальная энергия преобразуется гидрогенератором в электричество, которое по проводам передается на, например, дерипасковский Русал, где энергия плавит алюминий. Т.е. энергия забирается здесь, а тратится за сотни километров там.

4. Что произойдет, если, например, внезапно отключить нагрузку (по какой-то причине)? Вода, не встречая сопротивления турбины, потечет быстрее и быстрее, пока не достигнет предельного значения в 230 км/ч. Гидрогенератор при этом тоже будет крутиться быстрее и быстрее, пока не начнется его физическое разрушение.

5. Здесь надо вспомнить еще один параметр. Вес гидроагрегата - 1860 тонн, его диаметр - 14.8 м. Отсюда давление гидроагрегата на воду - 1 атм, а давление столба воды в 200 м - 20 атм. То есть вода запросто выпихнет гидроагрегат. Такого не происходит потому, что, во-первых, гидроагрегат не лежит под собственной тяжестью, а приболчен к основанию машинного зала. Однако при неконтролируемом возрастании скорости вибрации могут расшатать крепления болтов (это предположение). Во-вторых, поток воды бьет в колесо турбины таким образом, что поджимает гидроагрегат к основанию, - в предположении контролируемого потока. При статической ситуации (вода никуда не течет) она будет давить во все стороны - в том числе и вертикально вверх - своими 20 атм.

6. Тут может случиться еще одна неприятность: гидроудар. Наверняка каждый владелец стиральной машины с ним знаком: это такой бах!  в водопроводных трубах, когда закрывается вентиль заполнения бака стиральной машины. Причем когда мы закрываем водопроводный кран, такого почти не случается. Тут дело в том, что вентиль стиральной машины открывается быстро, а кран - медленно. Что значит быстро/медлянно? Характерное время здесь - время распространения звука в воде, определяемое скоростью звука (1.5 км/с). Характерное расстояние здесь - длина водослива. Разделив одно на другое, получаем время в ~0.1 с. Если стационарный поток воды будет нарушен (в предельном случае - остановлен) за время, быстрее 0.1 с (это выдержка в 1/10 в фотоаппарате), то произойдет тот самый бах!, но в гораздо более серьезных размерах -- поскольку масса воды гораздо больше. При этом динамическое (т.е. мгновенное) давление может возрасти до существенно больших значений, чем статические 20 атм. Кстати, гидроудар может случиться и без раскрутки турбины; главное, чтобы резко изменился ток воды. 

7. По совокупности, п.5 и 6 приводят к отрыву гидроагрегата от пола, поток воды просто поднимает его вверх и сваливает куда-нибудь вбок, круша все на своем пути. Поскольку теперь энергия забирается здесь, а тратится не за сотни километров там, а тоже, увы, здесь.

8. Далее происходит аварийное отключение нагрузки остальных гидроагрегатов из-за коротких замыканий. Там, где срабатывает защита, гидроагрегаты тормозятся в аварийном, но штатном режиме, без разрушения конструкции. А там, где защита не срабатывает - они разрушаются.

9. Теперь, при отсутствии тормоза на пути воды, она разгоняется до ~200 км/ч. При этом приток воды будет уже, разумеется, не 350 м3/с, а около 3000 м3/с, то есть почти в 10 раз больше. . Этого потока, который выливается на пол машинного зала, достаточно для заполнения подпольных помещений общим объемом в 120000 м3 (очень грубо) сверху за 40 секунд. Отсюда такое большое количество погибших: вода просто не оставила шансов тем, кто оказался в технических помещениях. Понятно, что заполнение шло медленнее 40 секунд, но и вода шла почти 1 час., пока заслонку верхнего бьефа не прикрыли вручную.
 
10. Хотя прикрывать заслонку должен был - если по уму - не слесарь, пусть даже очень героический, а автоматика. И гораздо быстрее одного часа.
Tags: Катастрофа на СШГЭС
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 51 comments