Лилипут с стране гулливеров

«В полной боевой экипировке он с осторожностью продвигается вперед, внимательно осматривая окрестности, тщательно изучая рельеф, чутко улавливая доносящиеся звуки. Его задача – составить развернутую карту местности, выявить потенциально уязвимые места, оперативно передать в штаб ценные сведения…». Думаете, перед вами фрагмент учебника по подготовке разведгрупп? Ошибаетесь. Это описание функционала робота MAGIC (Miniature Air Gap Inspection Crawlers) от GE, используемого для обследования состояния генераторов газовых и паровых турбин.

Подобно маленьким рыбкам-чистильщикам, бесстрашно ныряющим в пасть огромного каменного окуня – страшного прожорливого хищника, чтобы произвести профилактические манипуляции, юркий робот-разведчик отважно проникает внутрь гигантского агрегата, чтобы провести экспертизу дорогостоящего оборудования. Пусть вас не вводит в заблуждение «субтильная наружность» небольшого по размерам робота: в его распоряжении - целый арсенал средств для проведения самого скрупулезного исследования состояния узлов и элементов генератора. Компактные размеры дают роботам семейства MAGIC значительные преимущества: они легко проникают туда, где рискуют «завязнуть» их более крупные «сородичи» - даже в узкое пространство между статором и ротором генератора с воздушным зазором всего в несколько сантиметров.

Вскрытие покажет?
Осмотр генератора традиционными средствами – довольно хлопотное и трудозатратное мероприятие, и выглядит примерно так: с помощью грузоподъемных устройств и других громоздких приспособлений с соблюдением всех предусмотренных мер безопасности многотонный ротор агрегата выводится наружу. Учитывая исполинские размеры и гигантский вес механизма, процедура эта долгая и сложная: одно неверное движение – и можно легко повредить обмотку или дорогостоящие детали. В результате три-четыре дня у целой бригады специалистов уходит только на то, чтобы вытащить ротор наружу. Столько же, чтобы водворить его обратно. Визуальный осмотр генератора и фотосъемка выявленных дефектов тоже может занимать до нескольких дней. Каждая процедура – это дополнительное время и дополнительная строка расходов в бюджете энергокомпании. Между тем, существует альтернативный – и по всем показателям более эффективный – вариант проведения техосмотра.

Роботизированная «рука помощи»
Сегодня роботы проникли практически во все сферы человеческой деятельности. Они способны трудиться без сна и отдыха, работать на самых трудных участках, решать сложнейшие аналитические задачи. Роботы работают на конвейерах, осматривают самолеты перед вылетом, подают вам заказ в ресторане и даже ухаживают за больными – в госпитале китайского Гуанчжоу, например, роботы обслуживали пациентов с коронавирусом, что позволяло исключить перекрестное заражение медперсонала. В электроэнергетике механизмы с искусственным интеллектом тоже становятся делом привычным. Уже давно энергетики проводят осмотр воздушных линий электропередачи, моют солнечные панели, инспектируют ветряные турбины с помощью роботов. Сегодня к их использованию все чаще подключается и крупная генерация: лаборатория GE разработала и выпустила в промышленную эксплуатацию роботы семейства MAGIC для технического контроля состояния генераторов газовых турбин. В семейство входят два робота: MAGIC Senior, применяемый для осмотра больших генераторов, и его младший брат MAGIC Junior – для обследования их менее крупных собратьев.

Марсоход в миниатюре
Несмотря на непримечательные размеры, этот небольших размеров агрегат представляет собой самый настоящий планетоход в миниатюре. Так же как космический аппарат, его отличает наличие на борту целой научной лаборатории и высокие ходовые качества.

Руководитель группы по ведению сервисных контрактов GE Gas Power в России/СНГ Андрей Шелковый рассказывает: «Задача космического аппарата — исследовать поверхность планеты и оценить вероятность того, что на ней были условия для существования хотя бы простейших форм жизни. Задача робота MAGIC – исследовать внутреннюю часть генератора, выявить скрытые дефекты оборудования и оценить необходимость проведения ремонтных работ. Процесс эксплуатации и высокие динамические нагрузки неизбежно оказывают разрушающее воздействие на генератор. Роботизированная инспекция позволяет своевременно выявлять малейшие отклонения от нормы и предотвращать сбои в работе оборудования».

Ближе к «телу»
Оснащенный встроенным источником света высокой интенсивности, высокоточным детектором и двумя видеокамерами высокого разрешения – одна камера «смотрит» прямо, а другая «крутит головой» на 360° - робот-«разведчик» выполняет несколько видов оценки состояния оборудования: визуальный, механический и электромагнитный.
В рамках визуального осмотра робот производит диагностику состояния обмоток и прочих элементов генератора, проверяя их на наличие мельчайших повреждений. Он способен выявлять даже трудноразличимые для человеческого глаза трещины и повреждения.

MAGIC оборудован специальным простукивающим механизмом с компактным «кулачком». Специальная технология анализа вибраций в процессе простукивания позволяет распознавать плотность посадки пазовых клиньев статора: если она ослаблена или имеется какой-то скрытый дефект, то звуковой отклик изменяется или отсутствует, и робот делает отметку: требуется ремонт.

MAGIC осуществляет и электромагнитную дефектоскопию сердечника (EL CID) статора. Сердечники статора изготавливаются из тонких листов магнитной стали, разделенных изоляцией, чтобы избежать вихревых токов. Если происходит замыкание пластин, в точке замыкания возникает высокая температура, которая может сжечь изоляцию катушки обмотки статора и даже привести к расплавлению его сердечников. Любые дефекты в изоляции между пластинами сердечника вызывают токи повреждения, которые легко обнаруживаются и четко локализуются роботом. Этот метод признан во всем мире как надежное и безопасное средство определения дефектов изоляции между его пластинами.

По итогам обследования MAGIC формирует развернутую карту состояния узлов генератора. Устройства для передачи изображений позволяют оперативно направить результаты осмотра в сервисную службу GE, так что дежурному оператору, дистанционно управляющему роботом, остается просто проанализировать полученное изображение.

Приключения MAGIC JUNIOR в России
В России мини-робот MAGIC JUNIOR также востребован: например, в сентябре 2019 он участвовал в инспекции установок GE F-класса года на Казанской ТЭЦ-2. Еще одним российским энергообъектом, на котором в 2019 году была выполнена диагностика турбогенератора роботом семейства MAGIC от GE, стала Сызранская ТЭЦ Самарского филиала ПАО «Т Плюс». Давшая первый ток еще в 1947 г., спустя 65 лет станция пережила второе рождение: здесь ввели в эксплуатацию новый энергоблок мощностью 229 МВт, получивший название «Волжский агат». Событие стало знаковым: объектов подобного масштаба в региональной электроэнергетике не создавалось уже несколько десятилетий. Когда в октябре 2019 г. подошло время для капитального ремонта генерирующего оборудования, его комплексную инспекцию доверили роботу MAGIC.

Теперь на очереди другие российские энергообъекты. На 2020 год запланировано использование MAGIC Junior на Среднеуральской ГРЭС ПАО «Энел Россия», где в составе парогазового энергоблока работают газотурбинные установки GE. На этой станции будет выполнен не только визуальный осмотр генератора, но и проведено испытание стали статора методом малой индукции для выявления скрытых повреждений. Мини-роботов также ждут на Колпинской ТЭЦ под Санкт-Петербургом и на ГРЭС в Новомосковске.

Стоит отметить, что благодаря своей универсальности, роботы MAGIC могут проводить инспекцию не только генераторов «собственных» турбин GE, но и генераторов в составе оборудования сторонних производителей.

«Малыш» на миллион
Растущая популярность роботов MAGIC от GE легко объяснима: роботизированные инспекции позволяют значительно сократить сроки ремонта турбин, исключить вероятность повреждения дорогостоящего оборудования в момент извлечения ротора, повысить качество диагностики, уменьшить трудозатраты персонала. Проведение роботизированных инспекций поддерживают и страховые компании: к примеру, NEIL (Nuclear Electric Insurance Limited – компания взаимного страхования, которая страхует все атомные электростанции в Соединенных Штатах Америки и некоторые объекты на международном уровне) одобрила роботизированный контроль в качестве альтернативного варианта инспекции энергетического оборудования и внесла соответствующие изменения в свои Стандарты. Так что генерирующие компании по всему миру, все больше отдающие предпочтение новым технологиям в противовес традиционным, постепенно уходящим в прошлое методам, руководствуются вполне прагматичными соображениями.