Комплект обладнання конденсаторів турбіни К-1000-60/1500-2 для енергоблоку № 4 ВП ЗАЕС, виробництва ПАТ «Турбоатом»

На енергоблоці № 4 ВП ЗАЕС експлуатується турбіна К-1000-60/1500-2, яка укомплектована 3-ма конденсаторами К-33160 та 12-ма приймально-скидними пристроями. Проектувальником, виробником та постачальником вказаного обладнання є ПАТ «Турбоатом».
Розрахунково-конструкторські рішення для турбіни К-1000-60/1500-2 є виключно розробками ПАТ «Турбоатом» і визначають основні параметри, технічні характеристики, конструкцію складових турбіни К-1000-60/1500-2, а саме: проточної частини турбіни, вихлопних патрубків ЦНТ турбіни, перехідних патрубків (що з’єднують ЦНТ і конденсатори) та конденсаторів, у тому числі їх масо-габаритні характеристики та компонувальні рішення по машинному залу, з урахуванням повної конденсації пари в конденсаторі, підтримки рівня конденсату в конденсатозбірниках, безперервний відвід неконденсованих газів пароповітряної суміші з міжтрубного простору конденсатору, приймання конденсаторами хімічно очищеної води і дренажів та байпасної пари.
Необхідність заміни конденсаторів турбіни К-1000-60/1500-2 енергоблоку № 4 ВП ЗАЕС обумовлена технічними причинами, пов’язаними із ерозійно-корозійним зносом внутрішніх поверхонь теплообмінних труб і місць їх кріплення в трубних дошках:
- Технічний стан трубних систем конденсаторів турбіни К-1000-60/1500-2 енергоблоку № 4 є незадовільним. Після тривалого терміну експлуатації конденсаторів товщина стінки теплообмінних трубок зі сплаву МНЗ-5-1 зменшилась приблизно на 40%, що відповідає швидкості ерозійно-корозійного зносу 0,013 мм/год. На даний час у конденсаторах турбіни відглушено близько 4% теплообмінних трубок;
- Трубні системи конденсаторів не забезпечують щільність протягом усього міжремонтного періоду, тривалість забезпечення щільності трубних систем конденсаторів після проведення ремонту енергоблоку зменшується. Мають місце значні відхилення техніко-економічних показників роботи конденсаторів від нормативних величин із ймовірністю подальшого погіршення показників при даній тенденції деградації трубних систем конденсаторів;
- Нещільності трубних систем та застосований матеріал теплообмінних труб (що містить мідь) конденсаторів призводять до погіршення параметрів водно-хімічного режиму другого контуру та мають негативний вплив на стан теплообмінних трубок у парогенераторах енергоблоку № 4 ВП ЗАЕС. Подальша експлуатація «старих» конденсаторів через незадовільний стан призведе до необхідності виконання передчасної заміни парогенераторів на енергоблоці № 4;
- За оціночним прогнозом при наявній тенденції пошкоджуваності теплообмінних трубок слід очікувати «обвального» пошкодження теплообмінних трубок конденсатора ТГ енергоблоку № 4 через втрату міцності, що може привести до виникнення аварійної ситуації на турбоагрегаті і неможливості експлуатації турбоагрегату надалі.
У разі зупинки турбіни через незадовільний технічний стан конденсаторів (вихід з ладу трубних систем) з урахуванням тривалості часу необхідного для проведення тендерних процедур, а також виготовлення, постачання і монтажу конструктивних елементів «нових» конденсаторів - простій енергоблоку № 4 може тривати більше двох років.
Вибір матеріалів та конструкції нових конденсаторів парової турбіни К-1000-60/1500-2 енергоблоку № 4 ВП ЗАЕС визначається на підставі та з урахуванням:
- нормативних техніко-економічних показників експлуатації турбоустановки К-1000-60/1500-2 та вимог щодо підвищення економічності та ефективності, в частині поглиблення розрахункового тиску пари в конденсаторах (вакууму) з відповідним приростом електричної потужності турбоустановки на затискачах генератора;
- умов і значень технологічних параметрів експлуатації, які визначені технічними умовами ТУ 108.1055-82 на парову турбіну К-1000-60/1500-2 (розробником та власником є ПАТ «Турбоатом»), та забезпечення працездатності і розрахункових характеристик при форсуванні теплової потужності реакторної установки до 3210 МВт (107%);
- вимог щодо підвищення щільності та надійності.
Можливість і здатність конструювати та виготовляти конденсатори для конкретної турбіни (в даному випадку для турбіни К-1000-60/1500-2) потребує наявності у підприємства-виробника відповідної конструкторсько-технологічної та матеріально-технічної бази, досвіду проектування, виготовлення і супроводження експлуатації. Концепція та методика розрахунку при розробці конструкції «нових» конденсаторів базується на програмах аеродинамічних, тепло-гідравлічних розрахунків та розрахунків на міцність і сейсмічну стійкість, які розроблені ПАТ «Турбоатом» на підставі нормативно-технічних документів, а також з урахуванням характеристик проточної частини турбіни та позитивного досвіду експлуатації однотипних турбін із модифікованими конденсаторами.
За умовами працездатності турбіни до її складу входять конденсатори, які є невід’ємною частиною циліндрів низького тиску турбіни, в частині приймання та конденсації пари.
Конденсатори забезпечують надійну і ефективну роботу проточної частини турбіни К-1000-60/1500-2, у першу чергу, робочих лопаток останньої ступені циліндра низького тиску і визначають характеристики вихлопної частини циліндра низького тиску турбіни К-1000-60/1500-2. Технологічні параметри, а саме - розрахунковий тиск пари за останнім степенем (Рст.), питоме навантаження вихлопу турбіни (gf), коефіцієнт втрат вихлопу (£), кратність охолодження (m), коефіцієнт заповнення (Кзап.), питоме парове навантаження (dk), питоме теплове навантаження (q) і розрахунковий тиск пари в конденсаторах (Рк) безпосередньо пов'язані з аеродинамікою парового потоку із циліндра низького тиску і з тиском пари за останнім степенем ЦНТ. При цьому враховується аеродинаміка конструкцій існуючих вихлопних патрубків ЦНТ та парового потоку за швидкостями у перехідному патрубку і мінімальними втратами на вході в трубний пучок конденсаторів.
За умови експлуатації турбоустановки К-1000-60/1500-2 і забезпечення безпеки, конденсатори турбіни технологічно взаємодіють із багатьма системами і обладнанням турбоустановки (система основного конденсату, свіжої пари, регенеративного підігріву живильної води, дренажів, циркуляційної води, підживлення ХОВ, повітрявидалення, кулькової очистки і фільтрів попереднього очищення циркуляційної води). Конструкція конденсаторів враховує взаємодію та забезпечує спільну роботу з зазначеними системами турбоустановки в режимах нормальної експлуатації та в аварійних режимах при скиданні редукційної пари в конденсатори через приймально-скидні пристрої, з забезпеченням температурного розширення, що впливає на вібраційні характеристики турбіни, включаючи лопатковий апарат і забезпечує надійність і стійкість усієї конструкції з обліком статичної, динамічної й вібраційної міцності.
Беручи до уваги вищевикладене, виконати теплогідравлічний розрахунок конденсаторів, як окремих теплообмінників без даних по проточній частині ЦВТ і ЦНТ, аеродинаміки вихлопної частини ЦНТ турбіни і геометрії перехідних патрубків, що з’єднають вихлопні патрубки ЦНТ та конденсатори - технічно неможливо, розрахункові характеристики конденсаторів (геометрія трубної системи і теплові дані) розраховуються тільки спільно з характеристиками всієї проточної частини ЦВТ + 3ЦНД, включаючи дані за останнім ступенем ЦНТ, які є базою для оптимізації всіх аеродинамічних потоків пари від останнього ступеня ЦНТ до входу в трубний пучок конденсаторів.
Такі розрахунки виконуються в комплексі при оптимізації схеми теплових балансів турбоустановки К-1000-60/1500-2, які може виконати тільки розробник турбоустановки К-1000-60/1500-2, а саме - тільки ПАТ «Турбоатом» з гарантованими показниками за потужністю і економічністю турбоустановки та енергоблоку.
Інші виробники теплообмінного обладнання не мають розрахункових даних щодо проточної частини ЦВТ і ЦНТ турбіни К-1000-60/1500-2, включаючи дані щодо робочих лопаток останнього ступеня і аеродинаміки потоку вихлопної частини ЦНТ турбіни К-1000-60/1500-2, а відповідно не забезпечать якісний (з гарантованими теплотехнічними показниками турбоустановки і показниками щодо потужності і економічності енергоблоку) розрахунок парової турбіни з конденсатором і не зможуть спроектувати нові конденсатори згідно з вищезазначеними вимогами з урахуванням роботи турбоустановки в нормальних і аварійних режимах експлуатації.
Розробником та власником зазначених розрахункових даних є тільки підприємство-розробник і виробник турбін К-1000-60/1500-2 – ПАТ «Турбоатом», тобто, виконання теплогідравлічних розрахунків підприємством, яке не має вищезазначених даних і характеристик суміжних систем турбоустановки призведе до неправильного розрахунку конструкції конденсатора, що в кінцевому результаті суттєво вплине на роботу робочих лопаток останнього ступеня ЦНТ турбіни К-1000-60/1500-2 і призведе до зниження надійності, працездатності і можливо до аварійної ситуації турбіни, і в кінцевому підсумку до порушення умов забезпечення безпеки турбінного обладнання енергоблока № 4 ВП ЗАЕС.
Облік та оптимізація вищевказаних параметрів та умов роботи парової турбіни К-1000-60/1500-2 у конструкції конденсаторів і саме конструювання конденсаторів представляє складну інженерну задачу, що вимагає тривалого відстеження роботи турбоустановки протягом усього періоду експлуатації та аналізу ремонтних робіт.
Всі розрахунки конденсаторів – термодинамічні і гідравлічні, на статичну міцність і стійкість конструкції, включаючи вібраційну міцність труб теплообмінних, сейсмічні розрахунки та конструкторські розробки виконуються за допомогою спеціальних ліцензійних розрахункових програм, які десятиліттями відпрацьовуються, враховують досвід експлуатації відповідних конструкцій, удосконалюються і є інтелектуальною власністю підприємства-виробника - розробника конструкції турбіни К-1000-60/1500-2 та конденсаторів ПАТ «Турбоатом».
На сьогоднішній день лише ПАТ «Турбоатом» має позитивний досвід розробки та виготовлення конденсаторів «блочно-модульного» виконання з трубними системами з корозійно-стійкого матеріалу для турбіни типу К-1000-60/1500-2.
Турбіна К-1000-60/1500-2, що встановлена на енергоблоці № 4 ВП ЗАЕС, укомплектована трьома двохпоточними, двоходовими за охолоджуючою водою конденсаторами К-33160. У світовій практиці тільки ПАТ «Турбоатом» має досвід виготовлення та модернізації конденсаторів підвального розташування для парових турбін К-1000-60/1500-2, застосування яких забезпечило приріст електричної потужності турбоустановки на затискувачах генераторів.
Конструктивно конденсатори підвального розташування турбін К-1000-60/1500-2 абсолютно ідентичні, розрахункові характеристики (розрахунковий тиск пари в корпусах № 1 ... № 3, температура охолоджуючої води на вході в корпуси, витрата охолоджуючої води, витрата конденсуємої пари в конденсатор), пов'язані з характеристиками парової турбіни, відповідають вимогам технічних умов ТУ 108.1055-82 на парову турбіну К-1000-60/1500-2 виробництва ПАТ «Турбоатом».
Причини щодо потреби здійснити закупівлю комплекту обладнання конденсаторів до турбіни К-1000-60/1500-2 у розробника, виробника та постачальника турбіни з метою уніфікації такі:
- заміна здійснюється з урахуванням проведення аналогічних замін конденсатору на енергоблоках Запорізької, Балаковської та Ростовської АЕС, що дозволяє використовувати єдині технічні рішення, конструкторську документацію, проект організації робіт, оснащення та спеціальний інструмент;
- здійснення контрольного збирання блок-модулів, з доведенням усіх геометричних розмірів на виробничому майданчику ПАТ «Турбоатом» за участю Замовника обладнання, дозволяє скоротити тривалість збирання комплекту обладнання та монтажу конденсаторів на штатному місці;
- відпрацьована технологія виробництва блоків-модулів та інших вузлів конденсатору, повної заводської готовності, дозволяє значно скоротити тривалість виконання робіт в період ППР енергоблоку;
- використання готових приладів для транспортування модулів при здійсненні монтажу;
- встановлення модулів на існуючі опори фундаменту без зміни конструкції та характеристик фундаменту та відсутність потреби виконання додаткових будівельних робіт і розрахунків на міцність та сейсмічну стійкість конструкції фундаменту та конденсатору в цілому.
Причини щодо потреби здійснити закупівлю комплекту обладнання конденсаторів до турбіни К-1000-60/1500-2 у того самого розробника, виробника та постачальника з метою забезпечення сумісності конденсатору з турбіною К-1000-60/1500-2 виробництва ПАТ «Турбоатом»:
- розрахункові характеристики нових конденсаторів вписуються в існуючу експлуатаційну теплову схему турбоустановки К-1000-60/1500-2 енергоблоку № 4, розробником якої є ПАТ «Турбоатом», і забезпечують гарантовані показники з економічності та потужності турбоустановки;
- розрахунковий тиск пари в нових корпусах конденсатора забезпечується аеродинамічними характеристиками робочих лопаток останньої ступені ЦНТ існуючої парової турбіни К-1000-60/1500-2 конструкції ПАТ «Турбоатом»;
- забезпечується стійкість конструкції «турбіна + конденсатор» в умовах експлуатації при нормальних і аварійних режимах із збереженням міцності, теплових, сейсмічних, вібраційних і аеродинамічних характеристик як існуючої парової турбіни К-1000-60/1500-2, так і нового конденсатора, обґрунтування яких для турбіни в цілому виконується за конструкторською документацією ПАТ «Турбоатом».
Відповідно до «Технічного обґрунтування застосування переговорної процедури закупівлі запасних частин до турбіни К-1000-60/1500-2 виробництва ПАТ «Турбоатом» для ВП ЗАЕС» та Експертного висновку щодо розробки, виготовлення та поставки конденсатору «блочно-модульного» виконання типу К-38080 з трубними системами з корозійно-стійкого матеріалу для турбоустановки К-1000-60/1500-2 енергоблоку № 4 ВП «Запорізька АЕС», підготовленого фахівцями Інституту проблем машинобудування ім. А. М. Підгороного НАН України, конструювання та виготовлення конденсаторів для турбіни К-1000-60/1500-2 енергоблока № 4 ВП ЗАЕС повинне виконуватися підприємствами, які в комплексі розробляють парові турбіни і конденсатори. Тобто конденсатори для турбін К-1000-60/1500-2 повинні розроблятися та виготовлятися ПАТ «Турбоатом», а не підприємствами, які пропонують тільки власний конденсатор як окремий теплообмінник без повної відповідальності за теплотехнічні експлуатаційні показники і гарантії турбоустановки, включаючи економічність і потужність.
Підприємство, яке виконує комплекс послуг з модернізації існуючих конденсаторів, повинно нести повну відповідальність за теплотехнічні експлуатаційні показники і гарантії щодо потужності і економічності, надійності і безпеки роботи турбоустановки К-1000-60/1500-2.
Таким підприємством-виробником, яке гарантовано розробить, виготовить і поставить нові модернізовані конденсатори «блочно-модульного» виконання для турбоустановки К-1000-60/1500-2 енергоблока № 4 ВП ЗАЕС, застосовуючи досвід конструювання і виготовлення, а також позитивні результати експлуатації турбоустановок К-1000-60/1500-2 з модернізованими конденсаторами, є ПАТ «Турбоатом» (Україна).
Уніфікація технічних рішень, технічних характеристик та сумісність конструкції турбіни та конденсаторів виключає проблеми, пов’язані із забезпеченням надійності експлуатації та безпеки, а також проблеми технічного характеру при проектуванні, виробництві, транспортуванні, монтажі, пуско-налагоджувальних роботах, експлуатації та ремонті обладнання.
Суттєвим доводом на користь вибору ПАТ «Турбоатом» є відсутність у Замовника (ВП ЗАЕС) необхідного для проектування та конструювання комплекту конструкторської та технічної документації на турбіну К-1000-60/1500-2, який є інтелектуальною власністю розробника та виготовлювача турбіни К-1000-60/1500-2 ПАТ «Турбоатом». Ця обставина ускладнює проектування та конструювання конденсаторів і може унеможливити виконання всього комплексу робіт для іншого виробника конденсаторів, окрім ПАТ «Турбоатом».
Заміна конденсаторів за його технічним станом запланована в період ППР енергоблоку № 4 ВП ЗАЕС, який починається у березні 2018 року.
З урахуванням наявності у ПАТ «Турбоатом» всієї необхідної проектно-конструкторської документації, оснащення та інструменту, відпрацьованої технології виробництва конденсаторів для турбін К-1000-60/1500-2 - дотриматись строків постачання комплекту обладнання конденсаторів для турбіни К-1000-60/1500-2 енергоблоку № 4 ВП ЗАЕС спроможний тільки ПАТ «Турбоатом».
Використання модернізованих конденсаторів виробництва ПАТ «Турбоатом» відповідає вимогам основного нормативного документа ядерної галузі з питань безпеки НП 306.2.141-2008 «Общие положения безопасности атомных станций». Згідно з цим документом п. 6.1.1 «Технические решения, технологии, конструкции, системы и элементы, материалы, которые используются в проекте энергоблока АС, должны быть апробированы опытом эксплуатации…». Відмови турбіни з урахуванням наступних перехідних процесів в реакторній установці як показує досвід експлуатації впливають на безпеку АЕС в цілому і можуть привести до аварійних зупинок енергоблоків. Тому важливим для безпеки АЕС є той факт, що конденсатори «блоково-модульного» виконання з трубними системами з корозійностійкої нержавіючій сталі для парової турбіни К-1000-60/1500-2 виробництва ПАТ «Турбоатом» успішно експлуатуються на багатьох енергоблоках АЕС України.
Відсутність альтернативи закупівлі комплекту обладнання конденсаторів турбіни К-1000-60/1500-2 для ВП ЗАЕС, окрім як у ПАТ «Турбоатом», підтверджується також і результатами проведеної раніше процедури закупівлі UA-2016-06-21-000075-a (відкритих торгів), яку було відмінено на підставі ч. 1 ст. 31 ЗУ «Про публічні закупівлі» з причин допущення до оцінки менше двох тендерних пропозицій. Оскільки лише тендерну пропозицію ПАТ «Турбоатом» було визнано такою, що відповідає вимогам тендерної документації та установленим кваліфікаційним критеріям, що в свою чергу підтверджує відсутність конкуренції з технічних причин на відповідному ринку.
На підставі вищевикладеного існують об'єктивні підтверджені обставини застосування переговорної процедури для закупівлі комплекту обладнання конденсаторів турбіни К-1000-60/1500-2 енергоблоку № 4 ВП ЗАЕС безпосередньо у виробника ПАТ «Турбоатом» з таких причин:
1. ПАТ «Турбоатом» на сьогоднішній день володіє виключними правами інтелектуальної власності на конструкцію конденсатора для турбоагрегату власної розробки, включаючи конструкторську документацію, термодинамічні, гідравлічні, сейсмічні розрахунки на турбоустановку в цілому та суміжні з конденсатором турбіни системи машинного залу і є єдиним можливим розробником та виробником конденсаторів підвального розташування для турбіни К-1000-60/1500-2 з відповідними референціями.
2. ПАТ «Турбоатом» постійно проводить роботу щодо модернізації (удосконалення) конструкції конденсатора на підставі досвіду збирання, монтажу та експлуатації, тому закупівля зазначених конденсаторів виробництва ПАТ «Турбоатом» є технічно доцільним та економічно вигідним.
3. Дана закупівля конденсаторів є закупівлею обладнання у того ж виробника і спрямована на уніфікацію, забезпечення сумісності з суміжними системами турбоустановки К-1000-60/1500-2 в цілому, виробленого та поставленого тим же виробником, а також на збереження існуючого технологічного процесу експлуатації турбоустановки К-1000-60/1500-2 та 2-го контуру АЕС.
4. Застосування конденсаторів інших виробників може призвести до несумісності з існуючою конструкцією турбіни і до пов'язаних з цим проблем технічного і технологічного характеру при експлуатації, ремонті і обслуговуванні турбіні К-1000-60/1500-2 та технологічних систем турбоустановки, а також енергоблоку АЕС в цілому, а також до додаткових фінансових витрат.
5. Підтвердженої відсутності конкуренції (в тому числі з технічних причин) на відповідному ринку, оскільки ПАТ «Турбоатом» (лист від 08.09.2017 № 01-208ГК) не передавав будь-якій юридичній або фізичній особі права (повноважень, ліцензій, тощо) на постачання комплекту обладнання конденсаторів турбіни К-1000-60/1500-2 власного виробництва.
Через об’єктивну відсутність конкуренції в тому числі з технічних причин щодо закупівлі Комплекта обладнання конденсаторів турбіни К-1000-60/1500-2 для енергоблоку № 4 ВП ЗАЕС, виробництва ПАТ «Турбоатом» у даному випадку відповідно до пункту 2 частини 2 статті 35 Закону України «Про публічні закупівлі» №922-VIII від 25.12.2015 було прийнято рішення про намір укласти договір з ПАТ «Турбоатом».