Благодаря ее инновационному решению удалось предотвратить как минимум одну аварийную остановку оборудования.
340 тысяч литров в секунду
Каждую секунду через направляющие узлы Саяно-Шушенской ГЭС проходит 340 тысяч литров воды. Падая с высоты 200 м, она раскручивает турбину. Это тот самый принцип работы ГЭС, позволяющий получать электричество от энергии воды. Ключевым узлом гидроэлектростанции является направляющий аппарат гидротурбин. Отвечая за пропуск воды к турбинам, он регулирует ее подачу с помощью лопаток. Если они полностью захлопывается, подача воды должна полностью остановиться и агрегат должен остановиться. Таких агрегатов на Саяно-Шушенской ГЭС десять. Они способны выдерживать колоссальную нагрузку. Но, как и любая техника, агрегаты могут выйти из строя. Если направляющий аппарат закрывается неплотно, это может привести к аварии.
Инженер-энергетик станции Дарья Высоких разработала алгоритм, позволяющий выявлять дефекты в работе аппарата на самых ранних этапах и приступать к ремонту, не когда направляющий аппарат полностью не закрылся, а заранее, чтобы не допустить аварийную ситуацию.
«Я начала работу над созданием математической модели для алгоритма в 2019 году. Весной 2021 года его внедрили в пилотном режиме, а осенью того же года он заработал на постоянной основе», — рассказывает Дарья Высоких.
Математика видит сбой
Саяно-Шушенскую ГЭС Дарья Высоких знает еще со студенческой практики. Уже работая на станции в должности инженера-энергетика, она выявила закономерности в выходе из строя направляющих. Причем, дата ремонта значения не имела, иногда поломка происходила даже с тем оборудованием, которое недавно прошло плановое техобслуживание.
Чтобы понять, почему так происходит, Дарья Высоких и создала математическую модель, учитывающую множество переменных. Сопоставляя полученные данные, инженер-энергетик установила, что выход из строя направляющих не внезапен. Ему предшествует изменение целого ряда параметров в работе оборудования. Причем, даже на взгляд гидроэнергетиков со стажем, эти показатели не связаны между собой. Но если на этом этапе не предпринять никаких мер, то постепенно проблемы будут нарастать и в какой-то момент направляющий аппарат выйдет из строя.
Дарья Высоких не ограничилась математической моделью. Она создала алгоритм, позволяющий сотрудникам станции, контролирующим работу оборудования, отслеживать изменение тех самых параметров на ранней стадии.
«Это была большая, но очень важная работа. Чтобы сотрудники станции понимали, за какими параметрами нужно следить, были изменены инструкции. В них внесли сценарии, как реагировать на изменения параметров, что делать, если выявляется дефект. Проводилось дополнительное обучение, менялись формы отчетов, чтобы все параметры, влияющие на работу аппарата, были на виду», — поясняет Дарья Высоких.
Предотвращая ЧП
Летом 2022 года на агрегате №3 Саяно-Шушенской ГЭС благодаря созданному Дарьей Высоких алгоритму, был выявлен дефект. Сотрудники станции отработали в точности по сценарию, который предусматривала внедренная по инициативе Дарьи Высоких инновация.
Когда показатели вышли за пределы допустимых значений, сработала сигнализация. Специалисты, обеспечивающие работу аппарата, сразу же увидели, что не соответствуют норме. Оборудование было остановлено, диагностика показала, что дефекта как такового еще нет, но он зарождался. И если бы аппарат вовремя не остановили и не отремонтировали, то через три-пять недель могла случиться поломка.
Экономика и безопасность
Главные финансовые потери при выходе из строя оборудования на объектах гидроэнергетики — это штрафы.
Если станция не обеспечивает необходимую генерацию, то системный оператор выставляет штрафы. Каждый час простоя превращается в сотни тысяч и даже миллионы рублей убытков. Аварийный ремонт направляющего аппарата гидротурбины может занимать три недели. А при использовании созданного Дарьей Высоких алгоритма починка занимает трое суток. Так как при таком сценарии аварию удается предотвратить, то системный оператор в принципе не замечает никаких изменений в генерации, поскольку агрегатов на станции несколько и пока один ремонтируют, остальные продолжают выполнять задачи.
Комплекс цифровизации
«РусГидро» последовательно внедряет на своих объектах инструменты автоматизации и идет по пути создания системы, предотвращающей аварии за счет элементов непрерывной цифровой диагностики и мониторинга. Алгоритм Дарьи Высоких первый в своем роде. Он снижает риск внеплановых остановок на 35%, сокращает затраты на эксплуатацию оборудования на 18%. И это — только при использовании на одном узле.
«За тот год, что разработанный мною алгоритм используется на станции, он доказал свою экономическую эффективность и возможность отхода от принципов планового ремонта к обслуживанию по состоянию», — поясняет Дарья Высоких.
По словам эксперта, объекты гидроэнергетики, не только в России, но и во всем мире изначально строились с расчетом на то, что оборудование будет ремонтироваться в плановом режиме. Сейчас все больше промышленных компаний отказываются от этого принципа в пользу ремонта по состоянию, основанном на предикативном принципе.
Опыт внедрения инновации Дарьи Высоких показывает, что внедрять раннюю диагностику на объектах гидроэнергетики возможно без капитальных затрат, даже на существующем оборудовании ГЭС. Это существенно расширяет перспективы для автоматизации и цифровизации в отрасли, но главное, делает управление масштабными объектами более предсказуемым и безопасным.
Автор: Ирина Иванова