Изначальное предложение, которое инвестиционный комитет ОАО «Иркутскэнерго» одобрил ещё в 2012 году, заключалось в замене рабочего колеса только на одном гидроагрегате – том, который носит двенадцатый номер. Дело в том, что ещё в те времена, когда Усть-Илимскую ГЭС готовили к запус-ку, его решили изготовить не из высокопрочной нержавеющей стали, как это обычно принято, а из «черняшки» – низколегированной гидротехнической стали марки 20 ГСФ – с облицовкой лопастей из нержавейки. Такое решение позволило существенно сэкономить на рабочем колесе, однако на практике оно оказалось гораздо менее стойким к кавитации, чем рабочие колёса остальных 15 гидроагрегатов станции, выполненные из традиционного материала. Цифры говорят сами за себя: за время между капитальными ремонтами, то есть за шесть-семь лет, унос металла составляет от 420 до 636 кг, тогда как колесо из нержавеющей стали «худеет» лишь на 200 кг. «Кавитация очень большая, – констатирует начальник производственно-технического отдела Усть-Илимской ГЭС Александр Смолькин – В металле образуются раковины по три-четыре сантиметра». Соответственно, отдача от гидроагрегата снижается.

Один плюс три

То же самое можно сказать и о машинах с номерами 2, 4 и 10, рабочие колёса которых хоть и выполнены из нержавеющей стали, однако КПД их турбин самый низкий на станции. Неудивительно, что их тоже было решено включить в проект, изначально предусматривавший реконструкцию лишь одного гидроагрегата. Сыграли свою роль и экономические соображения. «Когда мы предварительно просчитывали финансовую модель, выяснилось, что наибольшей эффективности можно добиться при замене четырёх рабочих колёс, – объясняет Александр Викторович. – Проблема состоит в том, что на моделирование, проектирование и разработку рабочего колеса уходят очень большие деньги и с финансовой точки зрения от замены одного колеса не получается практически никакой выгоды. А при замене четырёх дела обстоят гораздо лучше».

Когда производителям гидротехнического оборудования рассылали предложения об изготовлении рабочих колёс для Усть-Илимской ГЭС, рассматривались три варианта реализации проекта. Первый заключается лишь в повышении коэффициента полезного действия колеса за счёт усовершенствования его конструкции. Второй состоит в том, чтобы одновременно повысить и КПД колеса, и мощность турбины без изменения её проточной части. Третий, в свою очередь, предусматривает ещё и переделку проточной части для достижения максимально возможной отдачи от гидротурбины. Примечательно, что реализация проекта по одному из двух первых вариантов приведёт к росту выработки Усть-Илимской ГЭС на 10-15%. В третьем случае к этому показателю можно будет сделать небольшую прибавку, однако инвестиции возрастут как минимум на 40%. 

Судя по расчётам, новые рабочие колёса окажутся на 5,5% эффективнее старых

В итоге наиболее эффективным был признан второй вариант, реализовать который готовы австрийская компания Voith Hydro (с ней в сентябре 2011 года «Иркутскэнерго» подписало контракт на поставку шести рабочих колёс для Братской ГЭС), французская фирма Alstom и международный концерн Andritz, штаб-квартира которого расположена в Австрии. Именно они представили технико-коммерческие предложения в ответ на приглашение к участию в конкурсе на поставку оборудования. 

Ленинградский металлический завод (в настоящее время филиал концерна ОАО «Силовые машины»), ещё в советское время изготовивший рабочие колёса для Усть-Илимской ГЭС,  также подтвердил свою заинтересованность. 

В зоне максимальной мощности

Судя по расчётам, новые рабочие колёса окажутся на 5,5% эффективнее старых: их КПД возрастёт с 89,7% (этот показатель учитывает межремонтный период) до 95,2%. При этом зона максимального КПД гидроагрегата, который пройдёт реконструкцию, перемес-тится на 27 МВт в сторону больших мощностей. «В 1980-е годы в приоритете было уменьшение кавитации и уноса металла, эффективность рабочих колёс учитывали во вторую очередь, – отмечает начальник ПТО Усть-Илимской ГЭС. – Поэтому у них изменили профиль лопастей, так что зона оптимального КПД гидроагрегатов переместилась в область нагрузки 200 – 210 мегаватт, при этом номинальная  мощность генератора составляет 240 МВт. Заменив рабочие колёса, мы сможем уйти в зону максимальных мощностей и добиться максимальной выработки». 

Прирост КПД всей Усть-Илимской ГЭС, который произойдёт в результате замены рабочих колёс, составляет 1,93%, что даст ежегодную прибавку к выработке в 384,992 млн. кВт-ч. По оценкам специалистов, проект окажется более эффективным, чем замена рабочих колёс на Братской ГЭС. Объяснение простое: режим работы последней жёстко регламентирует Сис-темный оператор Единой энергетичес-кой системы, и диапазон изменения мощности при работе на регулировании крайне широк, тогда как Усть-Илимская ГЭС может работать на пиковых мощностях  и в базовом режиме, что позволяет достигать максимальных эффектов. К примеру, средняя дополнительная выработка одного нового рабочего колеса БГЭС составляет 95 млн. кВт-ч в год, тогда как на следующей ступени Ангарского каскада она оценивается в 96–104 млн. кВт-ч ежегодно. 

На Усть-Илимской ГЭС ожидают, что имя поставщика рабочих колёс будет известно в конце сентября. В настоящее время уже подготовлено задание на проектирование и поставку оборудования,  торговый дом энерго-угольной компании организует конкурс среди  производителей. По существующему графику, учитывающему сроки и очерёдность капитального ремонта гидроагрегатов Усть-Илимской ГЭС, первым заменят рабочее колесо на машине №10. Его проектирование намечено на 2014 год, изготовление и поставка – на 2015, а ввод в работу – на 2016 год. Чуть позже, в конце 2016 – начале 2017 года, новое рабочее колесо заработает на гидроагрегате №12. Реконструкция гидроагрегатов №4 и №2  намечена на 2017-2018 годы.