При разработке нашего СКВ основными были, конечно, специфические вопросы, связанные с применением водорода для охлаждения машины. Оболочка (корпус) компенсатора должен быть газоплотным. Но если внутрь попадет все-таки воздух, может произойти взрыв - значит, оболочка должна быть рассчитана на давление взрыва. Надо было разработать систему автоматической подпитки машины водородом и систему контроля, чтобы давление водорода внутри машины всегда было немного больше, чем фактическое атмосферное давление. Пусть лучше водорода немного уходит, чем воздух будет заходить внутрь. Необходимо было также разработать систему заполнения машины водородом, а именно, чтобы сначала вытеснять воздух углекислым газом, а затем углекислый газ водородом и наоборот, если надо, скажем, вскрыть машину. На всей системе газопроводов должны быть вентили, не пропускающие наружу водород. Ну, и много других проблем надо было решить, с которыми мы еще не сталкивались.
Пришлось заняться «промышленным шпионажем».
В упомянутой выше статье была фотография компенсатора перед сборкой на испытательном стенде. На переднем плане стоял обычный стол, на заднем плане ротор компенсатора и статор, пол из метлахских плиток. По существу - отличная изометрия.
В библиотеке очень много американских журналов, у всех в конце реклама разнообразных фирм, в том числе выпускающих керамические плитки, и большинство указывает размеры выпускаемых плиток. Все фирмы выпускают плитки 3" x 3", 4" x 4", 5" x 5" (1" = 25,4 мм).
Принимаю, что высота стола у «Дженерал электрик» такая же, как и у нас в Союзе - около 750 мм. Определяю, исходя из этого, что применена плитка 5»х5». Прекрасно. Сокращение размеров на фото в результате изометрии одинаково, что для плитки, что для машины, и я выясняю с достаточной точностью размеры машины и ее узлов и деталей, которые видны на фото.
Чем не «промышленный шпионаж»?
Серьезно стоит вопрос вентилей, их в системе много, и они не должны пропускать водород, когда закрыты, и не травить его наружу, когда открыты, то есть сальник должен быть длительно надежен после многих операций, при этом условный проход вентилей должен быть не меньше 25 мм, иначе операции займут много времени.
Обращаюсь в бывший тогда «Главармалит», а они - это конец 30-х годов - отправляют меня к каталогу дореволюционной фирмы «Лангензипен»: «Там все, что мы делаем, есть». Но того, что нам надо, там не оказалось.
Опять беру кучу американских журналов. Реклама фирм, выпускающих арматуру, еще более обильна, чем изготовителей керамики. Очень многие вентили показаны в разрезе на 1/2 или 1/4. Некоторые делают оригинальный вентиль, у которого уплотняющая деталь с двух сторон клапана, то есть открыв полностью вентиль, ты исключаешь утечку водорода через сальник штока вентиля, как бы сальник ни был изношен. Отлично, делаем опытную партию. Прекрасно работает.
Чем не «промышленный шпионаж»?
Обычно синхронные компенсаторы с воздушным охлаждением раскручиваются и доводятся до подсинхронной скорости асинхронным двигателем и, если оставить эту схему для компенсатора с водородным охлаждением, то надо либо из газоплотной оболочки выводить конец вала - и возникает сложная система уплотнения вращающегося вала, либо увеличить объем оболочки компенсатора, поставив разгонный двигатель внутри. Оба решения нежелательны.
В то же время все синхронные компенсаторы на полюсах ротора имеют демпферные клетки, то есть по существу, то, что в асинхронном двигателе называется «беличьей клеткой». Но она не может рассеять ту энергию, которая в нее поступит за время пуска. Что, кстати, и произошло через много лет у компенсатора мощностью 50 000 кВА завода «Уралэлектротяжмаш» при первом пуске на Ногинской подстанции Москвы системы 400(500) кВ. Когда, потеряв прочность от высокой температуры, часть клетки между полюсами от центробежной силы выгнулась и прорезала изоляцию обмотки статора.
В синхронных компенсаторах стоят подшипники скольжения, и если уменьшить потери трения при пуске, клетке будет легче. Значит, надо полусухое трение заменить на жидкое, и мы решаем перед пуском подавать масло под высоким давлением в нижнюю точку вкладыша подшипника. Это мы сами придумали, но - смотрим внимательно на фото в журнале и видим, что в стойке подшипника отверстия с боков стойки, из них идут в масляные ванны трубы для пополнения смазки, а среднее отверстие может быть предназначено только для подачи масла под давлением в нижнюю точку вкладыша.
Совершенно особой частью проектирования машины с водородным охлаждением является разработка системы газового хозяйства. Надо наполнить оболочку водородом, причем через промежуточное заполнение углекислым газом, чтобы не образовалась взрывоопасная смесь. При удалении водорода процедура должна производиться в обратном порядке. Надо автоматически поддерживать избыточное давление водорода в оболочке, надо непрерывно контролировать чистоту водорода.
Пришлось разработать схему газопровода, разработать ТЗ на аппаратуру, которую взялся спроектировать и изготовить «ЛенКИП». Система газового хозяйства и аппаратура описаны в моей статье «Газовое хозяйство синхронных компенсаторов с водородным охлаждением», опубликованной в журналах «Вестник электропромышленности» NN6,7 и 8 за 1941 год. Позже эта система была усовершенствована, и описана в моей статье в том же журнале, в N9 за 1956 год.
В статье в американском журнале о функциях газового хозяйства и аппаратуре было указано, что применен газоанализатор фирмы такой-то. Беру гору журналов и в одном, в разделе рекламы, нахожу эту фирму. Направляем в фирму письмо с просьбой выслать каталоги.
Получаем каталоги. Подбираем подходящий для анализа водорода в нужном нам интервале процентного содержания в воздухе, воздуха в углекислом газе и водорода и углекислого газа в воздухе. Пишем фирме и без стеснения указываем, что нам нужен газоанализатор для той же цели, что и «Дженерал электрик». Заказываем, и на первой машине с водородные охлаждением в аппаратуре применяем единственный импортный прибор.
Случай произошел на Волгодоне, когда Сталин сказал - пустить канал на год раньше плана. Строительство вело МВД. И когда уже было близко к концу, выяснилось, что не впадают в синхронизм двигатели насосной станции, двигатели насосов (насколько помню, мощностью 2300 кВт), которые должны были качать воду с нижнего бьефа на верхний. Потому что канал шел через повышение рельефа, и надо было наполнить верхнее водохранилище. Срочно собралась куча народа, высокое начальство.
Насосная станция имела бетонное основание, наверху, на бетонной площадке, стояли эти двигатели, от них шли вниз вертикально валы и ниже нижнего бьефа были насосы. Вода не должна выливаться с верхнего бьефа в нижний: при подаче воды вверх она поднималась немного выше и выливалась в верхнее водохранилище. Бетон сделан, двигатели поставлены, все смонтировано, включают - они крутятся, но на асинхронных оборотах и, конечно, клетка (пусковая, а не рабочая - она только для пуска, так как двигатели синхронные) скоро сгорит, и произойдет авария. Почему двигатель не впадал в синхронизм?
Плотина была довольно длинной. И насосная станция находилась посреди плотины. Плотина вся должна быть земляная, она еще полностью не насыпана. Имелось в виду, что одновременно будет идти отсыпка плотины и накачка воды. И конечно, по проекту трансформатор 110/6,3 кВ должен стоять вплотную к насосной станции, на плотине - но ее еще нет. Поэтому трансформаторы стоят на берегу, довольно далеко, и протянута временная линия передачи уже на напряжении 6,3 кВ, то есть ток большой и возникает заметное падение напряжения. А момент двигателя пропорционален квадрату напряжения.
Первая мысль - уменьшить значение момента. Повернуть лопасти насосов. Прибыл главный инженер Сысертского насосного завода, говорит: «Нет, у нас конструкция не допускает». Тогда я говорю: «Хорошо, обрубите концы лопастей, укоротите их». Он кричит: «Да вы что!..» - и так далее. Вторая мысль - поднять напряжение на двигателях, переключив трансформаторы на максимальное повышение, но это уже было сделано ранее.
Большое совещание, я рассказываю, объясняю, начертил, что мог и говорю: «Обвинять Уралэлектротяжмаш, завод, который сделал эти двигатели, нельзя. Ему дали кривую - характеристику этого насоса - зависимость подъема воды от частоты вращения, а насос оказался с большей производительностью, он быстрее поднял воду, а двигатель до подсинхронной скорости не дошел, вода стоит, а двигатель крутится и не может поднять ее на последний один метр». Выступил заместитель министра, которому подчинена Сысерть: «Кого вы послушали, что они там, в Сысерти, понимают, это же вахлаки», - и такого на них наговорил, на свой завод…
А в гостинице, где мы жили - собственно, это был барак - с нами жил главный инженер насосного завода. Зима, холод, мы утром с ним идем в гостиницу (всю ночь заседали), и я его спрашиваю: «Как же вы вытерпели все это? Ведь зам. министра вас с грязью смешал, объяснял, что вы идиоты, ничего не понимаете, когда делаете насосы и кривые выдаете». А он мне в ответ анекдот о том, как летел зимой воробей, упал, замерзая, на дорогу. Корова на него наделала, он отогрелся, вылез, зачирикал, и лиса его съела. Вот, говорит, я и сидел тихо - не чирикал. Посмеялись.
