Безпека гребель: як Укргідроенерго здійснює контроль за станом гідроспоруд

Безпека гребель: як Укргідроенерго здійснює контроль за станом гідроспоруд

21-07-2020
Систематичний контроль за гідроспорудами є основним способом оцінки їхнього стану та умов безпечної експлуатації. Задля забезпечення необхідної повноти та оперативності контролю стану своїх об’єктів Укргідроенерго в рамках проєкту з реконструкції станцій встановило сучасну та унікальну контрольно-вимірювальну апаратуру. Про те, яка саме апаратура встановлена, які показники вона вимірює та наскільки вони є точними розповів заступник директора департаменту ремонтів Укргідроенерго Юрій Бісовецький.

Юрію Анатолійовичу, встановлення контрольно-вимірювальної апаратури передбачено при будівництві гідровузлів?

Звичайно. Для контролю визначених показників стану споруд проєктами будівництва всіх гідровузлів передбачалось встановлення контрольно-вимірювальної апаратури. Загалом, її встановлення розпочинається з самого початку будівництва гідровузла, а вимірювання здійснюється під час всього періоду будівництва. Зазначу, що відповідальність за безпеку гідровузла в цілому, зокрема за проведення натурних спостережень, під час періоду будівництва покладається на генеральну підрядну організацію. А от для виконання натурних спостережень, які являють собою інструментальні виміри по встановленій контрольно-вимірювальній апаратурі та візуальні огляди визначених елементів споруд генеральна підрядна організація залучає ще генеральну проєктну організацію.

А після завершення будівництва хто відповідальний за нагляд?

Після завершення будівництва об'єкт включно зі встановленою апаратурою здається в експлуатацію, після чого відповідальність за безпеку гідровузла і за здійснення нагляду за ним покладається на експлуатуючу організацію, тобто на Укргідроенерго. Підкреслю, що в процесі експлуатації гідровузла за потреби може встановлюватися додаткова контрольно-вимірювальна апаратура, а інколи організовуються навіть нові види контролю.

Цікаво, які системи контролю за станом гідроспоруд використовувалися у минулому?

Системи контролю, які функціонували у минулому, забезпечували контрольованість основних показників, що характеризують стан споруд. Фізичні процеси, які відбуваються в гідротехнічних спорудах розвиваються повільно і навіть виконання порівняно нечастих вимірювань дає можливість вчасно зафіксувати розвиток деструктивного процесу. Загалом, підтвердженням ефективності тогочасних методів контролю слугує відсутність не виявлених завчасно проблемних ділянок. Тобто всі «вузькі місця» вчасно виявлялись і шляхом проведення ремонтних робіт споруда приводилась до проєктного стану.

Хто приймає рішення щодо необхідності встановлення тієї чи іншої контрольно-вимірювальної апаратури? Хто її встановлює?

Рішення про посилення контролю або покращення його методів приймає власник споруди. Якщо говорити про створення Автоматизованої системи контролю безпеки гідротехнічних споруд, то концептуальний проєкт розробляє генеральний проєктувальник, а робочу документацію розробляє спеціалізована проєктна організація, яка володіє відповідними технологіями.

Оскільки обладнання різних виробників значно відрізняється як на елементному так і на програмному рівні, детальний проєкт розробляється під обладнання конкретного виробника, тому він не може бути універсальним. Для будівництва таких систем залучають спеціалізовані фірми, які мають відповідний досвід, фахівців та необхідну матеріально-технічну базу.

Варто зазначити, що практично всі системи моніторингу на об'єктах Укргідроенерго будувались відповідно до контрактів, які укладено за результатами міжнародних конкурсних торгів, а вимоги до учасників торгів там дуже жорсткі.

Отже, контрольно-вимірювальна апаратура розробляється індивідуально для ГЕС?

Так. Первинні перетворювачі для таких систем застосовуються уніфіковані заводського виробництва, однак це обладнання вузькоспеціалізоване. Окрім того, в роздрібній торгівельній мережі його неможливо придбати. Тому заводи виготовляють обладнання під замовлення та реалізують через авторизовані дилерські центри. Вторинне обладнання систем, таке як локальні концентратори, системи збору даних конструюється під конкретні задачі. Тобто воно розроблено виробником саме для використання в наших системах. Це ж саме стосується і спеціалізованого програмного забезпечення.

Які взагалі показники стану гідроспоруд вимірюються?

Насамперед вимірюється осідання, горизонтальні зміщення та деформації гідротехнічних споруд і їх основ, відносні переміщення бетонних блоків споруд. Також постійно контролюється поровий тиск у водонепроникних елементах ґрунтових гребель і їх основ, напруженість у масивах гідротехнічних споруд та контактні напруження в підошвах, на вертикальних і похилих поверхнях бетонних споруд. Окрім того, проводиться вимірювання фільтраційних деформацій ґрунтових гребель і їх основ, фільтраційного тиску на підошви бетонних споруд, п'єзометричних градієнтів фільтрації, рівнів депресійної поверхні фільтраційного потоку та фільтраційної витрати води.

А яка контрольно-вимірювальна апаратура встановлена для моніторингу стану гребель саме на ГЕС Укргідроенерго?

ЇЇ дуже багато. Зокрема, для здійснення вимірів показників, про які я сказав, на гідротехнічних спорудах встановлено напірні та безнапірні п'єзометри, витратоміри, трьохмаркові щілиноміри, арматурні динамометри, тензометри та інклінометри. Також встановлено екстензометри, нахиломіри, глибинні репери й поверхневі марки, гідронівеліри, зворотні виски, GNSS-приймачі, електронні тахеометри та світловідбивні призми.

Юрію Анатолійовичу, чому виникла потреба у встановленні Автоматизованих систем контролю?

Інженерно-технічний персонал та обхідники гідротехнічних цехів відповідно до виробничих інструкцій з певною періодичністю здійснювали обходи та об'їзди всіх споруд. Вони ручним способом знімали показники на встановленій контрольно-вимірювальній апаратурі. Враховуючи значну протяжність гідротехнічних споруд та велику кількість точок, виміри здійснювались один раз на місяць. Наприклад, на гідроспорудах Київської ГЕС встановлено більше 450 точок контролю, а останній створ п'єзометрів на її лівобережній греблі знаходиться на відстані більше ніж 50 кілометрів від будівлі станції.

Звичайно, недостатня частота вимірювань, їх точність та достовірність вимірювань, яка пов'язана з впливом людського фактору, вимагала впровадження більш дієвих способів. Можливість організувати контроль за безпекою гідротехнічних споруд на якісно новому рівні з’явилась наприкінці минулого століття, коли активно почала розвиватись комп'ютерна техніка та інформаційні технології. В цей період передові світові гідроенергетичні компанії, такі як EDF, Hydro-Québec масово впроваджували автоматизовані системи контролю безпеки гідротехнічних споруд. Не залишилась осторонь цього процесу і Дніпрогідроенерго, компанія, яка тоді об'єднувала ГЕС та ГАЕС Дніпровського каскаду.

В чому полягає унікальність цієї системи?

Впроваджені на об’єктах Укргідроенерго Автоматизовані системи контролю безпеки гідротехнічних споруд – це результат праці багатьох інженерів та науковців, зусиллями яких досягнута можливість для фахівців компанії бачити через кілька десятків секунд у себе на моніторі комп'ютера результат вимірювання. При цьому вимірювання виконано з високою точністю та достовірністю в точці контролю, розташованій за десятки кілометрів.

Отримані результати геодезичних вимірювань автоматично передаються системою в Інститут геодезії НУ «Львівська політехніка», де науковці виконують їх попередню обробку, а в подальшому разом з даними інших видів вимірювань вони передаються до інституту ПрАТ «Укргідропроект». Фахівці цього інституту в рамках науково-технічного супроводу експлуатації гідротехнічних споруд виконують їх багатофакторний аналіз та надають висновки про стан й безпеку споруд.

А коли розпочалось встановлення АСК на гідроспорудах Укргідроенерго?

Впровадження Автоматизованої системи контролю гідротехнічних споруд розпочалося на Київській ГЕС в рамках проєкту першої черги реконструкції гідроелектростанцій, який фінансувався за кредитні кошти Міжнародного банку реконструкцій та розвитку (далі – МБРР). Слід зазначити, що основна частина кредитних коштів МБРР спрямовувалась на реконструкцію та заміну електротехнічного обладнання, а необхідність виконання заходів з підвищення безпеки гідровузла було чіткою умовою кредитора. Логіка тут зрозуміла, вкладаючи кошти в реабілітацію енергогенеруючого обладнання потрібно мати впевненість в надійності та контрольованості конструкцій, на яких це обладнання встановлено.

Для підготовки технічних специфікацій та тендерного документу залучались фахівці міжнародного консультанта, було проведено міжнародні тендерні торги, а за їх результатом укладено контракт з канадсько-французькою фірмою Roktest-Telemac. Роботи з впровадження системи моніторингу проводились протягом 2000-2002 років. Результат – в дослідну експлуатацію була прийнята перша в країні інноваційна автоматизована система, яка була побудована з використанням найсучаснішого обладнання та технологій на той час.

Автоматизована система контролю була встановлена на вже існуючих точках контролю чи визначалися додатково нові?

Насамперед зазначу, що для проєктування Автоматизованої системи контролю гідротехнічних споруд Київської ГЕС безумовно залучались фахівці генерального проектувальника гідровузла – Укргідропроект, адже саме вони є авторами проєкту, а види та точки контролю визначаються виключно генеральним проєктувальником. Отже, в процесі аналізу існуючої системи натурних спостережень за гідроспорудами Київської ГЕС фахівці Укргідропроект спільно з фахівцями міжнародного консультанта та головного експерта МБРР з безпеки гребель дійшли висновку про достатність існуючих видів контролю. Тобто необхідності їх доповнення контролем додаткових показників не виникало. Таким чином було автоматизовано існуючі точки контролю, по яким співробітники ГЕС проводили ручні вимірювання.

Які виміри здійснюються за допомогою цих систем?

Автоматизовані системи контролю безпеки гідротехнічних споруд здійснюють вимірювання різних фізичних величин. Наприклад, рівні води в б'єфах та в п'єзометрах, атмосферний тиск та вологість повітря, силу та напрям вітру, температуру повітря. Також проводиться вимірювання вертикальних та горизонтальних зміщень, нахилів, витрат води, тиску води, напружень в бетоні та арматурі тощо.

Наскільки виміри, що здійснюються АСК, є точними?

Для вимірів різних фізичних показників забезпечена різна висока точність вимірювань. Для прикладу, горизонтальні зміщення споруд вимірюються Стаціонарною системою моніторингу просторових зміщень споруд з точністю постобробки - 3 мм, датчик переміщень зворотнього виска - 0,1 мм, інклінометрична гірлянда – 0,05 мм/м, дистанційний щілиномір – 0,05 мм.

Чи на всіх ГЕС Укргідроенерго встановлено автоматизовані системи?

На сьогоднішній день тривають роботи з будівництва Автоматизованої системи контролю безпеки гідротехнічних споруд Київської ГАЕС. На всіх інших об'єктах ці системи моніторингу вже функціонують.

Які взагалі результати моніторингу? Наскільки греблі ГЕС Укргідроенерго є безпечними?

Ми експлуатуємо надійні об'єкти і це підтверджено не тільки результатами опрацювання даних вимірювань Автоматизованих систем моніторингу, які виконують спеціалізовані організації. Висновки про надійність та безпечність наших споруд також підтверджена результатами комплексних досліджень поточного стану гідротехнічних споруд, які виконуються на об'єктах, а також висновками Спеціалізованої Міжвідомчої комісії.

До речі, у червні-серпні минулого року Комісія виконала обстеження гідротехнічних споруд та гідромеханічного обладнання всіх ГЕС і ГАЕС Укргідроенерго. За результатами зроблено висновки – гідротехнічні споруди та обладнання перебувають у працездатному стані, відповідають вимогам проєкту та можуть виконувати своє функціональне призначення в проєктних режимах.

Водночас зазначу, Укргідроенерго і надалі буде працювати над вдосконаленням засобів контролю стану, оцінки і прогнозування надійності гідроспоруд задля їх безпечної експлуатації.

Які перспективні плани на майбутнє?

При здійсненні моніторингу стану гідроспоруд необхідно вичерпно охопити всі можливі чинники впливу, ознаки, параметри, характеристики, компоненти гідроспоруд як складних технічних систем.

Так, сучасний моніторинг має включати не лише цілеспрямовані і систематичні спостереження за визначеними компонентами або параметрами об’єкта чи процесу, спеціальним чином організовані в просторі і в часі. Він також має містити в собі комплекс методів обробки даних та прогнозування поведінки досліджуваного об’єкта, процесу, явища за даними спостережень на основі математичних моделей, які дозволяли б на основі отриманих даних прогнозувати майбутню поведінку гідроспоруди в цілому. Такі математичні моделі мають забезпечувати виявлення змін в поведінці вибраних діагностичних параметрів та ознак в часі, прогнозування майбутніх станів об’єкта, діагностування з врахуванням цих змін і, відповідно, своєчасне реагування на виявлені негативні зміни.

Тому для повноцінного функціонування системи необхідно здійснити модернізацію існуючих підходів до прогнозування стану гідроспоруд на основі регресійних моделей та модернізацію діагностичних параметрів з врахуванням можливостей Автоматизованої системи контролю.

Пресслужба Укргідроенерго

Читайте також:

Безпека та надійність гідроспоруд: в якому стані знаходяться великі греблі України

Задля безпечної експлуатації гідроспоруд у майбутньому необхідно розробити нову нормативну базу

 

 

Поділитися: