20 декабря 2022 года, после 13 лет строительства, Байхэтаньская гидроэлектростанция была полностью подключена к электросетям Китая. С установленной мощностью 16 000 мегаватт станция является последним звеном в китайском «коридоре чистой энергии» — серии из шести построенных на реке Янцзы и ее притоках гигантских гидроэлектростанций, , которые внесли значительный вклад в развитие чистой энергии в Китае. Новая станция будет ежегодно вырабатывать в среднем 62,443 миллиарда киловатт-часов экологически чистой электроэнергии.

ГЭС Байхэтань, построенная в нижнем течении реки Цзиньша, является вторым по величине гидроэнергетическим объектом в мире после другой части «коридора» — плотины «Три ущелья» мощностью 22 500 МВт, которая находится в 1300 километрах ниже по течению. Однако, если «Три ущелья» производит энергию с помощью 32 основных гидрогенераторов мощностью по 700 МВт каждый, то ГЭС Байхэтань оснащена всего 16 гигантскими агрегатами мощностью по 1000 МВт каждый — самыми большими гидроагрегатами из когда-либо созданных.

Огромные турбины

При крупномасштабном производстве гидроэлектроэнергии размер турбин играет важную роль. Использование меньшего числа больших турбин снижает затраты на установку, обслуживание и эксплуатацию и повышает эффективность преобразования энергии на станции. По данным китайской энергетической компании China Three Gorges Corporation, на сегодняшний день турбины Байхэтаньской ГЭС с максимальным КПД 96,97 % являются самыми эффективными в мире.

Проектирование и строительство турбин беспрецедентного размера — серьезная инженерная задача. Опыт SKF оказал существенное влияние на несколько частей проекта Байхэтаньской ГЭС, в том числе на конструкцию внутренних элементов турбинных агрегатов высотой 50 метров и весом 8000 тонн. Направляющий механизм в каждом агрегате контролирует поток и направление поступающей воды, прежде чем она достигнет 2000-тонного ротора, расположенного в сердце машины, поэтому данный механизм имеет решающее значение для стабильности, безопасности, надежности и эффективности работы агрегата.

Одним из ключевых показателей при проектировании направляющей системы является объем течей по ее движущимся компонентам. Производитель турбин использовал технологию уплотнения SKF, чтобы снизить теоретические протечки воды через поверхности направляющего аппарата всего до одной десятой от стандартного уровня протечек для подобных машин, а общие протечки воды — вдвое.

Цилиндрический водонаправляющий механизм расположен в седельном кольце спиральной камеры, из которой вода поступает в турбину. Уплотнение втулок направляющего аппарата играет ключевую роль в предотвращении протечек воды под давлением и препятствует попаданию осадка в цапфу. Если втулка изношена, верхняя, средняя и нижняя цапфы могут стать несоосными. Это приводит к увеличению вертикального зазора направляющего аппарата и увеличению объема протечек, что значительно влияет на эффективность преобразования энергии воды.

Для проекта Байхэтань был выбран уплотнительный материал для направляющих аппаратов SKF H-ECOPUR. Это устойчивый к гидролизу термопластичный полиуретановый эластомер с хорошей износостойкостью, низкой степенью деформации при сжатии и высокой прочностью на разрыв. SKF также поставила плавающее кольцевое уплотнение диаметром 3,4 метра, изготовленное из специального литьевого полиуретана G-ECOPUR. Этот материал оптимален для соединения разрезных уплотнительных колец на месте эксплуатации и обеспечивает достижение характеристик уплотнения, соответствующих характеристикам цельного уплотнительного кольца.

Безопасность благодаря прочности

Вода, питающая турбины Байхэтаньской ГЭС, удерживается бетонной арочной плотиной с двойным изгибом шириной 7 метров и высотой 289 метров. Это гигантское сооружение высотой со 100-этажный дом удерживает более 20 миллиардов кубометров воды, выдерживая гидравлическое усилие в 16,5 миллионов тонн.

Использование меньшего числа больших турбин снижает затраты на установку, обслуживание и эксплуатацию и повышает эффективность преобразования энергии на станции

Плотина была спроектирована для безопасной работы в экстремальных условиях, включая сценарий катастрофического наводнения, случающегося раз в тысячу лет. Сооружение для сброса паводковых расходов состоит из шести водосливных и семи донных водовыпусков в теле плотины, а также трех водосбросных туннелей на левом берегу. Пропуск воды через саму гидроэлектростанцию осуществляется через береговую башню, оснащенную тремя отдельными затворами: многоуровневым входным затвором, ремонтным затвором и быстродействующим аварийным затвором, который в условиях движущейся воды может опуститься и перекрыть поток в течение четырех минут.

Этот быстродействующий затвор управляется самым большим в мире гидравлическим подъемником. Гигантский цилиндр с внешним диаметром 1,19 метра и внутренним диаметром 0,95 метра приводит в действие поршень диаметром 0,45 метра с керамическим покрытием и во время задействования может создавать максимальное усилие в 12 500 килоньютонов. Этого достаточно, чтобы поднять около 800 легковых автомобилей.

Внутри цилиндра движение и устойчивость обеспечиваются новым поколением специальных сферических подшипников скольжения SKF. Подшипники состоят из наружного кольца, изготовленного из медного сплава и покрытого сухой смазкой, и внутреннего кольца из нержавеющей стали. Они характеризуются высокой допустимой нагрузкой, низким трением, коррозионной стойкостью, чрезвычайно длительным сроком службы и компактной конструкцией.

Другие технологии SKF используются для герметизации подъемника. Они помогают предотвратить вытекание гидравлической жидкости под высоким давлением и защитить внутренние компоненты от коррозии и износа в суровых влажных условиях эксплуатации в районе плотины. Материал SKF ECOPUR S SFW был разработан для усовершенствованного керамического покрытия штока поршня, используемого в подъемнике. Этот материал обладает превосходными антифрикционными и противоскользящими свойствами, чрезвычайно низкой текучестью и может выдерживать более высокую шероховатость поверхности, чем традиционные материалы. SKF также предоставила комплексное решение для гидравлического цилиндра подъемника ГЭС Байхэтань, включающее шевронные уплотнения, грязесъемные манжеты и направляющие кольца.

Безопасная, экономичная, возобновляемая и чистая энергия гидроэлектростанций играет решающую роль в развитии энергетики Китая. Каждая из 16 гигантских турбин новой ГЭС Байхэтань содержит более 1 миллиона компонентов. Один только водонаправляющий механизм состоит из 7300 деталей, где уплотнение SKF — это лишь небольшой, но чрезвычайно важный элемент, обеспечивающий эффективность работы агрегата. А система уплотнений SKF и сферические подшипники скольжения являются ключевыми компонентами подъемника затвора станции Байхэтань, обеспечивающего постоянный контроль над огромной мощностью второй по величине гидроэлектростанции в мире.