#ciekawostki #katastrofy #swiat #jumanezfb #scianatekstu

Katastrofa w elektrowni wodnej Sajano-Szuszeńskiej (2009): jak wirnik ważący 920 ton wyrwał się z fundamentów

Rosjanie nauczyli się bać sierpniowych poranków. Sierpień 1991 — pucz Janajewa. Sierpień 1998 — krach finansowy i niewypłacalność państwa. Sierpień 1999 — wtargnięcie bojowników Basajewa do Dagestanu i początek drugiej wojny czeczeńskiej. Sierpień 2000 — zatonięcie „Kurska". A w sierpniu 2009 roku katastrofa, która na zawsze zmieniła rosyjską hydroenergetykę i pokazała, czym kończy się hybryda sowieckiej inżynieryjnej ambicji, postsowieckiej prywatyzacji i systemowego lekceważenia bezpieczeństwa. O godzinie 8:13 w poniedziałkowy poranek 17 sierpnia 2009 roku, w Republice Chakasji w południowej Syberii, rozległ się huk podobny do wybuchu.

W ciągu kilku sekund pod wodą znalazły się dziesiątki ludzi. Największa elektrownia wodna w Rosji przestała istnieć jako działający obiekt energetyczny, a ostateczny bilans wyniósł 75 ofiar śmiertelnych.

Elektrownia wodna Sajano-Szuszeńska leży na rzece Jenisej, około 30 kilometrów na południe od miasta Sajanogorsk w Republice Chakasji. Decyzję o jej budowie podjęto w 1960 roku, geolodzy dotarli na miejsce rok później, a właściwe prace ruszyły w 1963 roku — z zamysłem stworzenia jednej z największych na świecie elektrowni wodnych, dowodu wyższości systemu socjalistycznego. Zapora łukowo-ciężarowa o długości w koronie 1066 metrów wznosi się na 242 metry ponad koryto rzeki i ma u podstawy ponad 105 metrów szerokości. Pierwszy turbozespół uruchomiono 18 grudnia 1978 roku, a wszystkie dziesięć — każdy o mocy 640 MW, co dawało łączną moc zainstalowaną 6400 MW — pracowało już w grudniu 1985 roku. Formalnie, do stałej eksploatacji, elektrownię przyjęto jednak dopiero w 2000 roku. Przez lata Sajano-Szuszeńska była szóstą co do średniej produkcji elektrownią wodną na świecie i figurowała w Księdze Rekordów Guinnessa jako najtrwalsza konstrukcja swojego typu. Rocznie produkowała około 23,5 TWh energii — ponad jedną czwartą całości wytwarzanej przez jej właściciela, koncern RusHydro. Ponad 70 procent tej energii trafiało do czterech syberyjskich hut koncernu Rusal, jednego z czołowych producentów aluminium na świecie.

Elektrownia była więc kołem zamachowym całej syberyjskiej gospodarki przemysłowej. Sam zakład przeszedł skomplikowaną drogę własnościową: po prywatyzacji w 1993 roku głównym udziałowcem stało się RAO „JES Rosji", a w 2004 roku, w trakcie rozbicia tego monopolu energetycznego prowadzonego przez Anatolija Czubajsa, operatorem został RusHydro, w którym większość udziałów pozostała w rękach państwa. Żeby zrozumieć katastrofę, trzeba cofnąć się do 1979 roku, bo właśnie wtedy zasiano ziarna późniejszej tragedii. Turbozespół nr 2 zaczął sprawiać kłopoty niemal od momentu instalacji. Już w latach 1980–1983 wielokrotnie wracał do napraw z powodu uszkodzeń uszczelnień, drgań wału i łożysk. W 2000 roku przeprowadzono gruntowny remont i odkryto szokujące usterki: zagłębienia sięgające 12 milimetrów głębokości i pęknięcia do 130 milimetrów długości w kole turbiny. Łopatki naprawiono, ale maszyna wróciła do pracy. Kolejne remonty następowały w 2005 roku i znów na początku 2009 roku — od stycznia do marca turbozespół przeszedł planowy przegląd i modernizację, podczas których spawano pękające łopatki i zainstalowano nowy elektrohydrauliczny regulator prędkości obrotowej. Był to jedyny z dziesięciu turbozespołów wyposażony w ten system. Wirnika nie wyważono jednak prawidłowo po naprawach, w efekcie czego drgania, choć formalnie mieszczące się w tolerancji, były wyraźnie wyższe niż w pozostałych maszynach. Turbiny radialno-osiowe typu Francisa, stosowane w Sajano-Szuszeńskiej, mają wąskie zakresy mocy, w których pracują stabilnie. Przy 212-metrowym spadzie panującym tego dnia zakres zalecany wynosił 570–640 MW, a strefa 265–570 MW była strefą niezalecaną — pojawiały się w niej pulsacje przepływu, rezonanse i gwałtowne narastanie wibracji. Operatorzy elektrowni wodnych wiedzą o tym doskonale i starają się tej strefy unikać. Problem w tym, że Sajano-Szuszeńska pełniła rolę regulatora częstotliwości dla całej Syberii, co oznaczało nieustanne balansowanie mocą i wielokrotne przechodzenie przez strefę niezalecaną. Turbozespół nr 2 był na to szczególnie wrażliwy ze względu na swój zły stan. Drgania zaczęły przekraczać dopuszczalne normy już na początku lipca 2009 roku i narastały z przyspieszeniem.

Wieczorem 16 sierpnia 2009 roku w elektrowni Brackiej — innym kluczowym regulatorze częstotliwości syberyjskiej sieci — doszło do pożaru i zwarcia, które zerwały łączność oraz automatyczne systemy sterowania w regionie, w tym w Sajano-Szuszeńskiej. Stacja przeszła w tryb regulacji obciążenia, a jej turbiny musiały teraz dynamicznie odpowiadać na wahania zapotrzebowania w sieci. Turbozespół nr 2, dotąd traktowany jako rezerwowy, uruchomiono 16 sierpnia o godzinie 23:14, a o 23:44 pracował już z pełną mocą 600 MW. Przez całą noc jego obciążenie wahało się między 10 a 610 MW — to właśnie owe wielokrotne przejścia przez strefę niezalecaną, z których każde generowało dodatkowe uderzenia zmęczeniowe w śrubach mocujących pokrywę turbiny. Tej nocy i nad ranem w maszynowni pracowało ponad 100 osób — w normalny poniedziałkowy ranek byłoby ich kilkanaście, ale przez weekend trwały planowe prace remontowe przy innych urządzeniach. Ludzie byli zajęci swoimi zadaniami. Nikt nie śledził narastających wibracji turbozespołu nr 2, a dyrektor stacji Nikołaj Newolko już wczesnym rankiem wyjechał do Abakanu witać gości na uroczystości rocznicowej. Wśród obsługi przyzwyczajono się do wysokiego poziomu drgań i nikt nie miał ochoty — ani uprawnień — by samodzielnie zatrzymać maszynę. O godzinie 8:13 poziom drgań w łożysku turbozespołu nr 2 wynosił 840 mikronów przy dopuszczalnym maksimum 160 mikronów — ponad pięciokrotnie powyżej normy. W tym samym czasie wibracje innych maszyn nie przekraczały 200 mikronów. System automatycznej regulacji obciążenia właśnie zmniejszył moc turbozespołu i wprowadził go w strefę niezalecaną. I wtedy materiał mocujący zaczął ustępować. Zawiodły śruby kotwiące pokrywę turbiny. Z 80 śrub o średnicy 8 centymetrów, które ją utrzymywały, odzyskano po katastrofie 49 — 41 z nich miało wyraźne pęknięcia zmęczeniowe, a na ośmiu strefa zmęczenia przekraczała 90 procent przekroju. Na co najmniej sześciu śrubach w ogóle brakowało nakrętek; najprawdopodobniej zapomniano o nich podczas ostatnich prac serwisowych, a bez nakrętek śruby nie przenosiły żadnego obciążenia. Pokrywa turbiny wraz z wirującym wciąż wirnikiem o masie 920 ton oderwała się od fundamentu i pod ciśnieniem słupa wody odpowiadającym około 20 atmosferom została wyrzucona w górę. Naoczny świadek, pracownik stacji Oleg Miakiszew, opisał to tak: „Usłyszałem narastający szum, a potem zobaczyłem, jak pofalowana pokrywa agregatu unosi się i staje dęba. W następnej chwili wyłonił się spod niej wirnik. Obracał się. Nie wierzyłem własnym oczom. Uniósł się na jakieś trzy metry, posypały się kamienie i kawałki metalu, trzeba było uskakiwać. Pokrywa była już niemal pod stropem, a sam strop został zniszczony." Przez otwarty krater turbiny — połączony bezpośrednio z pełnym zbiornikiem za zaporą — woda wdarła się do hali z prędkością, którą świadek oszacował na blisko 380 metrów sześciennych na sekundę. Wciąż wirujący wirnik przemieszczał się przez maszynownię, niszcząc wszystko po drodze; całkowicie zniszczone zostały ściany i stropy przy turbozespołach nr 2, 3 i 4. Gdy woda zaczęła zalewać halę, pracujące jeszcze turbozespoły nr 7 i 9, pozbawione nagle obciążenia, zaczęły rozpędzać się ponad bezpieczne obroty i również uległy zniszczeniu.

Automatyczny system bezpieczeństwa, który powinien natychmiast zamknąć zasuwy wlotowe wszystkich turbin, nie zadziałał. Główny inżynier wydał rozkaz ręcznego zamknięcia zasuw. Pięciu ludzi w absolutnej ciemności, świecąc ekranami telefonów komórkowych, weszło do zalanych pomieszczeń; drzwi do sterowni z ręcznymi napędami trzeba było wyważyć, bo nie było do nich kluczy. Każda z osłon ważyła po 150 ton, a otwieranie zaworów podnośników hydraulicznych zajęło około 25 minut. Ostatnie zasuwy zamknięto między godziną 8:35 a 9:30 — czyli ponad godzinę po awarii. Moc elektrowni spadła w ułamku sekundy z 4400 MW do zera, wywołując lokalny blackout. Spośród ponad stu osób, które tego ranka pracowały w maszynowni, nie przeżyły trzy czwarte. Większość ofiar stanowili mechanicy, elektrycy i inżynierowie — ludzie pracujący przy elektrowni od lat, mieszkańcy pobliskiej osady Czeriomuszki, którzy znali to miejsce jak własny dom. Część znajdowała się przy turbozespole nr 2 w chwili wybuchu, inni przebywali w pomieszczeniach pod maszynownią, kiedy woda zaczęła wdzierać się wszędzie naraz. Jednemu z pracowników udało się ocalić, gdy niesiony przez wodę pod sufit zdołał chwycić się instalacji wentylacyjnej i wisiał na niej do czasu ratunku. Akcja ratownicza ruszyła natychmiast — nurkowie weszli do zalanych pomieszczeń jeszcze tego samego dnia. Pierwszego ocalałego wyciągnięto po około dwóch godzinach, kolejnego dopiero po wielu godzinach, gdy odnalazł się w „kieszeni powietrznej" i dawał znaki. Już następnego dnia oceniono, że szanse na znalezienie kolejnych żywych są znikome. Wodę z maszynowni wypompowano do 24 sierpnia, a 28 sierpnia operację poszukiwawczą zakończono i zniesiono stan nadzwyczajny w Chakasji. W działaniach uczestniczyło ponad 2000 osób.

Oficjalny raport Rostechnadzoru, federalnej służby nadzoru ekologicznego, technologicznego i atomowego, opublikowano na początku października 2009 roku. Po kilku godzinach dokument i jego komunikat prasowy zniknęły ze strony służby. Raport stwierdzał wprost, że bezpośrednią przyczyną katastrofy były drgania turbozespołu nr 2, które doprowadziły do zmęczeniowego zniszczenia mocowań i pokrywy turbiny, oraz że awarii można było zapobiec. Wskazywał przy tym kilka nakładających się warstw zaniedbań. ierwszą był sam mechanizm śmiertelnych drgań. Turbiny Francisa przy określonych zakresach mocy generują niestabilny przepływ — wiry uderzające rytmicznie w łopatki wywołują rezonanse i zmęczenie materiału. Turbozespół nr 2 przez wiele miesięcy przed awarią pracował w warunkach przekraczających normy drganiowe, a amplituda rosła systematycznie od kwietnia do lipca 2009 roku. W chwili awarii drgania pięciokrotnie przekraczały dopuszczalne maksimum, a mimo to maszyny nie wyłączono. Drugą warstwą był monitoring. System pomiaru drgań w Sajano-Szuszeńskiej był sowieckiej proweniencji i nie rejestrował subtelnych, wysokoczęstotliwościowych drgań, które stopniowo niszczyły łączniki. Co gorsza, jak ustaliło później śledztwo, pracownicy służby monitoringu — Władimir Biełoborodow i Aleksandr Klukacz — celowo zawyżali oceny stanu wibracyjnego turbozespołu nr 2, co pozwalało utrzymywać go w ruchu, podczas gdy ich przełożony Aleksandr Matwijenko ignorował co najmniej trzykrotny wzrost poziomu drgań. Trzecią warstwą był brak automatyki tam, gdzie powinna była zadziałać. System bezpieczeństwa powinien po awarii natychmiast zamknąć zasuwy wszystkich turbozespołów — a w praktyce niemal wszystkie trzeba było zamykać ręcznie, w ciemności, w zalewanych pomieszczeniach pozbawionych awaryjnego oświetlenia i kluczy. Sama hala nie miała odpowiednich wyjść awaryjnych, a personelu nigdy nie szkolono na wypadek zalania maszynowni — takiego scenariusza po prostu nie przewidziano w zatwierdzonych przez dyrekcję planach. Za tymi technicznymi przyczynami kryła się jednak rosyjska specyfika, która tłumaczy, dlaczego zaniedbania mogły narastać latami. Już w 1998 roku resort ds. sytuacji nadzwyczajnych ostrzegał, że konstrukcja stacji niebezpiecznie się zmieniła. W 2007 roku Izba Obrachunkowa Federacji Rosyjskiej przeprowadziła kontrolę, która wykazała, że 85 procent urządzeń elektrowni jest zużytych i wymaga wymiany; zawiadomienie trafiło do rządu i Prokuratury Generalnej, ale jego treść ujawniono publicznie dopiero po katastrofie, we wrześniu 2009 roku. Nic z zaleceń nie zrealizowano.

Raport Rostechnadzoru wskazywał z nazwiska konkretne osoby — zarówno menedżerów RusHydro, jak i wyższych urzędników. Sześć osób uznano za te, które „stworzyły warunki sprzyjające awarii"; wśród nich znaleźli się Anatolij Czubajs, architekt prywatyzacji rosyjskiej energetyki, oraz ówczesny wiceminister energetyki Wiaczesław Sinugin. Parlamentarna komisja śledcza wymieniała łącznie ponad dwadzieścia nazwisk. Czubajs publicznie przyznał, że ponosi odpowiedzialność za wszystko, co działo się za jego kadencji, i dodał, że gdy w 2000 roku podpisywał akt dopuszczający kompleks do stałej eksploatacji, elektrownia działała już od ponad dwóch dekad, a jej zatrzymanie na czas napraw „oznaczałoby katastrofę dla syberyjskiej gospodarki". Nigdy nie stanął przed sądem — i żaden z najwyższych urzędników wymienionych w raporcie nie poniósł konsekwencji karnych. Na jaw wyszły też kulisy serwisowania stacji. Remontami zajmowała się firma Gidroenergoremont, której założycielami byli między innymi sam dyrektor elektrowni Nikołaj Newolko i główny inżynier Andriej Mitrofanow. To właśnie ta firma wykonywała część prac przy turbozespole nr 2. Zastępca głównego inżyniera, Pogoniajczenko, został później skazany na grzywnę 3,3 miliona rubli za to, że zlecił usuwanie skutków awarii spółce, której sam był dyrektorem generalnym. W tle pojawiły się również oskarżenia o defraudację środków przeznaczonych na naprawy. Sam Rostechnadzor stwierdzał, że marcowy przegłąd z 2009 roku przeprowadziła organizacja powiązana z kierownictwem stacji, a stanu śrub pokrywy turbiny w ogóle wtedy nie sprawdzono. Natychmiastowe skutki dla Syberii były dotkliwe. Utrata 4400 MW mocy odcięła od sieci szereg kluczowych zakładów przemysłowych, w tym huty aluminium i zakłady żelazostopów, a problemy z zasilaniem dotknęły Kraj Ałtajski oraz obwody kemerowski, nowosybirski i tomski. Dzięki błyskawicznym działaniom dyspozytorów i automatyki przeciwawaryjnej udało się jednak uniknąć kaskadowego blackoutu. Zasilanie zaciemnionych obszarów przywrócono w ciągu dwóch dni.

Awarii towarzyszyła katastrofa ekologiczna. Eksplodujące transformatory wypuściły co najmniej 40 ton oleju transformatorowego, który rozlał się na ponad 80 kilometrów w dół Jeniseju i zabił około 400 ton hodowlanego pstrąga w dwóch nadrzecznych gospodarstwach rybnych. Plamę zatrzymano pływającymi zaporami i sorbentami chemicznymi w okolicy Ust-Abakanu, a rozlew uprzątnięto do 25 sierpnia. Zima przyniosła kolejny problem: skoro zatopiona maszynownia nie pracowała, całą wodę trzeba było przepuszczać przez przelew, który nie był projektowany do takiego obciążenia zimą i pokrywał się grubym lodem, odrąbywanym piłami łańcuchowymi i młotami pneumatycznymi. Machina sprawiedliwości ruszyła powoli. Śledztwo trwało niemal cztery lata, a akt oskarżenia zatwierdzono w czerwcu 2013 roku. Proces ruszył w lipcu 2013 roku i ciągnął się ze względu na ogromną objętość materiału — ponad 1200 tomów. Przez całe postępowanie rodziny ofiar gromadziły się co roku 17 sierpnia przy bramach elektrowni z tablicami „Czekamy pięć lat na wymierzenie kary". Wyrok Sąd Miejski w Sajanogorsku odczytywał przez dwa dni, 23 i 24 grudnia 2014 roku. Siedmiu byłych pracowników uznano winnymi naruszenia zasad bezpieczeństwa przy prowadzeniu prac, które spowodowało śmierć więcej niż dwóch osób:

– Nikołaj Newolko, dyrektor elektrowni — 6 lat kolonii o zaostrzonym rygorze;

– Andriej Mitrofanow, główny inżynier — 6 lat kolonii;

– Giennadij Nikitenko, zastępca głównego inżyniera ds. technicznych — 5 lat i 9 miesięcy kolonii;

– Jewgienij Szerwarli, zastępca głównego inżyniera ds. eksploatacji — 5 lat i 6 miesięcy kolonii;

– Aleksandr Matwijenko i Aleksandr Klukacz, służba monitoringu — po 4,5 roku w zawieszeniu;

– Władimir Biełoborodow, służba monitoringu — objęty amnestią.

W maju 2015 roku Sąd Najwyższy Chakasji utrzymał wyroki, ale dwóch skazanych w zawieszeniu — Matwijenkę i Klukacza — objął amnestią z okazji 70-lecia zwycięstwa. Wszyscy skazani do końca nie przyznali się do winy, twierdząc, że przyczyną katastrofy były ukryte wady fabryczne sprzętu; jedynie Mitrofanow w ostatnim słowie przeprosił rodziny ofiar. Żaden z polityków ani menedżerów RusHydro wymienionych w raporcie Rostechnadzoru nie zasiadł na ławie oskarżonych. Odszkodowania wypłacono rodzinom z dwóch źródeł: po milionie rubli od państwa i po kolejnym milionie od RusHydro, a ocalali otrzymali po 100 tysięcy rubli. Koncern kupił też mieszkania trzynastu rodzinom, które straciły żywiciela i wychowywały małe dzieci. Odbudowa pochłonęła pięć lat i około 41 miliardów rubli, czyli mniej więcej 1,3 miliarda dolarów. W 2010 roku przywrócono do pracy cztery najmniej uszkodzone turbozespoły — nr 6 ruszył w lutym, a nr 5 w marcu, oba osobiście uruchamiane przez Władimira Putina. W latach 2011–2013 zainstalowano nowe turbozespoły wyprodukowane przez koncern Silowyje Maszyny, a w latach 2013–2014 wymieniono na fabrycznie nowe również te agregaty, które odbudowano naprędce w 2010 roku.

Ostatni, najbardziej zniszczony turbozespół nr 2 uruchomiono w listopadzie 2014 roku, kończąc odbudowę; w uroczystości wziął udział Putin. Nowe turbiny mają żywotność czterdziestu lat i znacznie wyższą sprawność. Stację wyposażono w nowoczesny monitoring drgań klasy międzynarodowej oraz zasuwy zamykające się automatycznie przy zaniku zasilania, a układy ochrony procesowej samoczynnie wyłączają agregat przy niedopuszczalnych odchyleniach parametrów.

Źródła:

http://anatomyofanincident.com/.../turbine-2-how-track.../

https://www.rferl.org/a/26534891.html

https://arxiv.org/pdf/1507.03158.pdf

https://www.munichre.com/.../mayor-Loss-engineering ...

https://mchs.gov.ru/deyatelnost/press-centr/novosti/1441455

https://anatomyofanincident.com/.../russian-dam-disaster.../

https://en.mchs.gov.ru/for-mass-media/novosti/4021690

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eqe.3762

https://link.springer.com/10.1007/s10749-020-01128-8

https://www.semanticscholar.org/.../254e315746e95db464957 ...

http://www.earthdoc.org/publication/publicationdetails/ ...

https://link.springer.com/10.1134/S0018151X21060043

http://www.crcnetbase.com/doi/10.1201/b14916-82

wpis wzięty z fb .com/permalink.php?story_fbid=pfbid0YYdF13fwyQZwDiAka1weZFoYpSD27odKzjXCZMwcoFeWZw2UDYy2eHtUHt7Foydel&id=61586323103233