Приводится анализ причин аварий и повреждений (отказов) оборудования и металлоконструкций гидротехнических сооружений, имевших место при монтаже и эксплуатации зарубежных и отечественных гидроузлов. Даются рекомендации по повышению надежности оборудования и конструкций. Предназначена для инженеров-гидротехников, занятых конструированием и эксплуатацией.

Предисловие

Глава 1. Общие вопросы надежности механического оборудования
1.1. Общие сведения
1.2. Основные понятия и показатели надежности
1.3. Отказы, их причины и классификация
1.4. Сведения о надежности строительных стальных конструкций
1.5. Особенности механического оборудования и их влияние на надежность

Глава 2. Оценка эксплуатационной надежности механического оборудования
2.1. Система обеспечения надежности эксплуатируемого механического оборудования
2.2. Средства и методы диагностики
2.3. Сведения о состоянии механического оборудования
2.4. Причины и последствия отказов механического оборудования электростанций

Глава 3. Плоские поверхностные затворы
Глава 4. Плоские глубинные затворы водосбросов
Глава 5. Плоские глубинные затворы водопроводных галерей шлюзов
Глава 6. Затворы судоходных отверстий шлюзов
Глава 7. Прочие затворы

Глава 8. Сороудерживающие решетки
8.1. Общие сведения
8.2. Разрушения стержневых секций
8.3. Повреждения элементов каркаса
Выводы

Глава 9. Механизмы, их тяговые органы и подвесные устройства

Глава 10. Напорные трубопроводы
10.1. Общие сведения
10.2. Свободно лежащие трубопроводы
10.3. Заделанные трубопроводы
10.4. Засыпанные трубопроводы
10.5. Заглушки и прочие элементы
Выводы

Глава 11. Повышение надежности механического оборудования гидросооружений
11.1. Основные производственные причины отказов
11.2. Совершенствование проектных решений
11.3. Совершенствование изготовления и монтажа
11.4. Повышение надежности эксплуатируемых металлоконструкций

Заключение
Приложение
Список литературы

Предисловие

Механическое оборудование и специальные стальные гидротехнические конструкции являются неотъемлемой частью гидротехнических сооружений энергетического, транспортного, мелиоративного и другого назначения. Поэтому требования, предъявляемые к гидротехническим сооружениям в части прочности, водонепроницаемости, долговечности и эксплуатационной надежности при любых сочетаниях нагрузок и воздействий, распространяются также и на их механическое оборудование. Как показывает опыт, от надежности работы механического оборудования нередко зависит безаварийная эксплуатация всего гидроузла.

В последние десятилетия развитие отечественного гидростроительства сопровождалось постоянным совершенствованием и увеличением параметров механического оборудования и стальных конструкций гидросооружений. Значительные успехи были достигнуты в создании оборудования и конструкций для работы при высоких напорах, а также в условиях низких температур в районах Крайнего Севера и Сибири; совершенствовались технология изготовления и монтажа, способы защиты от коррозии.

Совершенствовались стальные конструкции: в 50-е годы был осуществлен переход от клепаных соединений к сварным, позднее начали широко применять наряду с малоуглеродистыми низколегированные и термоупрочненные стали, гнутые профили, что привело к экономии металла, облегчению конструкций и оборудования.

По ряду показателей механическое оборудование и стальные конструкции на отечественных гидросооружениях превосходят зарубежные образцы. Так, еще в 60—70-х годах были построены высоконапорные трубопроводы гидроэлектростанций с характеристикой HD²= (134:15) • 103 м³; создано уникальное оборудование для перекрытия судоходных отверстий пролетом свыше 100 м; внедрены высоконапорные регулирующие затворы, работающие под нагрузкой 40 МН; широко используются гидроцилиндры двустороннего действия с усилиями до 11 МН, внедрены первые гидроцилиндры повышенных параметров с усилиями до 20 МН.

В связи с ростом параметров механического оборудования повысилась его стоимость и ответственность, соответственно ужесточились требования к его надежности.

Для повышения надежности объектов техники большое значение имеет изучение опыта эксплуатации, в том числе аварий и повреждений с анализом причин и извлечением соответствующих уроков. Это дает незаменимый материал, на основе которого корректируют нормы проектирования, правила изготовления и монтажа, совершенствуют методы конструирования, технологические процессы и эксплуатацию, принимают профилактические меры для предотвращения подобных случаев в будущем.

В последние годы появилось много публикаций, посвященных анализу аварий и повреждений в строительстве и их предупреждению, в которых рассматриваются стальные, каменные, железобетонные конструкции зданий и сооружений, а также ряд специальных стальных конструкций — транспортные галереи, крановые конструкции, газгольдеры, котлы и т. п. Однако повреждения металлоконструкций и механического оборудования гидротехнических сооружений в систематизированном виде в литературе не отражены, хотя и в отечественной практике, и за рубежом известно немало случаев, когда работа механического оборудования, особенно в начальный — строительный период, сопровождалась неполадками, нарушениями, повреждениями и даже авариями. Только незначительная часть этих случаев освещена в периодической научно-технической литературе.

В настоящей книге сделана попытка восполнить этот пробел. Рассматриваются общие вопросы надежности механического оборудования и стальных конструкций гидросооружений, организация их обследований на эксплуатируемых объектах, технические средства диагностики, способы ремонта и усиления конструкций. Описан и проанализирован целый ряд поучительных случаев аварий и повреждений гидротехнических стальных конструкций и оборудования — затворов различных типов, облицовок, трубопроводов, сороудерживающих решеток, приводных механизмов и пр., имевших место в прошлом на некоторых отечественных и зарубежных гидроэлектростанциях, судоходных шлюзах и других гидротехнических объектах. При рассмотрении каждого случая, как правило, анализируются проектное решение, особенности изготовления, монтажа и эксплуатации с позиций их ответственности за разбираемый инцидент. Приводятся обобщенные сведения об опыте эксплуатации различных видов механического оборудования, полученные в результате обследований. На основе анализа и систематизации эксплуатационных данных и сведений о повреждениях оборудования и конструкций даются рекомендации, направленные на повышение их надежности.

Поскольку понятие «затвор» в широком смысле включает подвижную конструкцию (собственно затвор), неподвижную часть (корпус, закладные части) и приводной механизм с тяговыми органами и подвесными устройствами, повреждения закладных частей и облицовок пазов и прилегающих участков затворной камеры не выделены в самостоятельный раздел, а рассматриваются в комплексе с затворами — плоскими поверхностными, плоскими глубинными, сегментными затворами (воротами) судоходных отверстий шлюзов и др. Правомерность такого подхода подтверждается анализом приведенных случаев повреждений, показывающим, что работа закладных частей и облицовок тесно связана как с конструктивными особенностями собственно затвора, так и с гидравлическими условиями затворной камеры в целом. Повреждения тяговых органов и подвесных устройств, как имеющие специфический характер и во многих случаях связанные не столько с типом затвора, сколько с работой привода, рассматриваются в главе, посвященной механизмам.

Авторы участвовали в натурных испытаниях и обследованиях механического оборудования на ряде гидроузлов, являлись участниками разбора многих из описываемых здесь случаев, что облегчило им подбор материала.

Некоторые из включенных в книгу примеров были ранее освещены в периодических изданиях в СССР и за рубежом. Значительная часть материалов по авариям и повреждениям механического оборудования до 1971 г. была собрана одним из ведущих специалистов треста Гидромонтаж по прочности стальных конструкций инженером Е.Е. Нефедовым.

Большую помощь в отборе материалов по эксплуатации оборудования волжских и некоторых других гидроузлов и составлении библиографии оказал инж. А. О. Судзиловский, которому авторы глубоко признательны.

Авторы благодарят своих коллег — работников специальных конструкторских бюро треста Гидромонтаж Б.В. Богомолова, В.Д. Бедева, В.А. Германа, П.Е. Лысенко, О.В. Маляревского, В.Н. Сиднева, Д.М. Степанова, М.Н. Федорова, В.Л. Шапку и других за помощь в сборе материалов при работе над книгой.

Авторы также выражают благодарность рецензенту рукописи книги инж. В.К. Комарову, который изучил ее исключительно внимательно и сделал немало полезных замечаний, канд. техн. наук В.Л. Куперману за ряд полезных советов и канд. техн. наук А.М. Шору за большую помощь при работе над рукописью.

Книга будет полезна специалистам-гидротехникам, конструкторам механического оборудования и специальных стальных конструкций гидросооружений, а также инженерно-техническим работникам, занимающимся их изготовлением, монтажом и эксплуатацией.