Коган Феликс Лазаревич об учебном пособии «Развитие конструкций, параметры и режимы мощных турбогенераторов»
Коган Феликс Лазаревич, доктор технических наук, Заслуженный энергетик РФ, более 120 публикаций в научно-технических журналах, два учебных пособия. С 1955 г. работал во Львовском, а с сентября 1956 по 1986 г. — в Новосибирском отделениях Производственного объединения ОРГРЭС (Фирма по наладке, совершенствованию технологий и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС, в последующие годы — Объединение Союзтехэнерго, затем Фирма ОРГРЭС). В 1987 г. был переведен Министерством энергетики в Москву и по 2007 год возглавлял электрическое и гидроэнергетическое направления работ ОРГРЭС. В настоящее время не работаю (мне 94 года). Являюсь членом научной коллегии НП «НТС ЕЭС» (Некоммерческое партнерство «Научно-технический совет Единой энергетической системы») и членом редколлегии журнала «Электричество».
Расскажите, пожалуйста, о себе. Как вы выбрали свою сферу деятельности, какие карьерные и научные достижения считаете наиболее значимыми.
В 1950 г. окончил электромеханическое отделение Кадиевского горного техникума (в н.в. г. Стаханов, Донбасс) с правом поступить в институт без экзаменов. Выбрал электроэнергетический факультет Харьковского политехнического института, который окончил в 1955 г. С 1956 г. непосредственно руководил пуско-наладочными и экспериментальными работами в электрической части на различных энергообъектах страны, участвовал в расследовании крупных аварий.
В 1960–70-х годах произвел натурные испытания первых современных турбогенераторов мощностью 150–500 МВт и в 1974 г., без отрыва от производства, защитил кандидатскую диссертацию, в которой впервые были раскрыты и объяснены существенные отличия характера протекания асинхронного режима этих высокоиспользованных турбогенераторов по сравнению с машинами прежнего исполнения. Докторская диссертация (2002 г.) была посвящена анализу и разработке мероприятий по повышению надежности и эффективности функционирования электростанций в крупном энергообъединении.
Какие актуальные для специальности вопросы и новую проблематику отрасли вы рассматриваете в учебном пособии, монографии?
В книге «Развитие конструкций, параметры и режимы мощных турбогенераторов» рассмотрены особенности исполнения турбогенераторов с непосредственным охлаждением, получивших широкое распространение начиная с 1960-х годов и обеспечивших возможность быстрого нарастания мощности Единой Энергетической системы страны. Приведен обширный справочный материал параметров этих машин, которые существенно изменились по сравнению с машинами прежнего исполнения. При этом необходимо подчеркнуть, что с ростом единичной мощности турбогенераторов, внедрением с этой целью непосредственного охлаждения и с интенсификацией использования их активных материалов и изоляции значительно возросла напряженность конструкции современных машин, существенно повысилась их чувствительность к перегрузкам и изменениям режимов работы. В книге показаны возможные тяжелые последствия недостаточно внимательного выполнения в эксплуатации требований к допустимым для них режимам.
Какие темы представлены наиболее полно и почему вы решили сделать на них акцент?
Какие разделы учебника (учебного пособия, монографии), на ваш взгляд, будут наиболее интересны студентам?
Для студентов, которые специализируются по электрическим машинам, наибольший интерес могут представлять главы 1, 2 и 5. В этих главах рассмотрены особенности турбогенераторов с непосредственным (внутренним) охлаждением обмоток статора и ротора, а также активной стали статора и его конструктивных элементов водородом, дистиллированной водой и изоляционным маслом. Именно внедрение газового и жидкостного непосредственного охлаждения позволило значительно увеличить интенсивность использования активных частей машин и выполнить задачу значительного увеличения единичной мощности турбогенераторов без увеличения или при относительно малом увеличении их габаритов. Однако внедрение этих принципиально новых систем охлаждения потребовало решения большого количества сложных конструкторских задач. Во 2-й главе анализируется влияние конструктивных особенностей этих турбогенераторов на надежность их работы в энергосистеме из-за существенного увеличения плотности тока в обмотках и объема тока в пазу статора, уменьшения статической перегружаемости, электромагнитных постоянных времени и инерционных постоянных.
Для студентов электроэнергетического факультета особую важность представляют 3-я и 4-я главы книги, в которых рассмотрены наиболее вероятные анормальные режимы работы генераторов в крупной энергосистеме, в частности, несимметричный режим и работа в условиях существенных отклонений напряжения в примыкающей сети. Проанализированы причины массового отключения турбогенераторов в условиях острого дефицита в энергосистеме реактивной энергии, что привело к катастрофическому развитию крупной системной аварии при нормальной частоте. Подробно рассмотрены особенности асинхронного режима современных мощных турбогенераторов, протекание которого неизбежно сопровождается большими колебаниями скольжения и активной мощности, размах которой при потере генератором возбуждения может быть существенно больше его номинальной мощности. 6-я глава может представлять дополнительный интерес для магистрантов.
Сталкивались ли вы с какими-либо трудностями в процессе написания книги, и как вы их преодолевали?
В 1986 г. была опубликована моя предыдущая книга «Анормальные режимы мощных турбогенераторов», в которой на уровне тех лет рассматривались аналогичные вопросы. Вместе с тем, за прошедшие годы получили распространение новые типы турбогенераторов, конструкции которых рассмотрены в новой книге. Автор сердечно благодарит специалистов завода «Электросила» (Санкт-Петербург), «Электротяжмаш» (Харьков) и НПО «ЭЛСИБ» (Новосибирск), которые ознакомились с материалами первой главы книги и помогли уточнить сведения о новых машинах, сконструированных и выпускаемых этими заводами.
Какие исследования легли в основу вашей работы, и были ли какие-то неожиданные открытия в процессе написания?
Как вы адаптировали научные материалы при создании книги, чтобы они были доступны для восприятия читателями разного уровня?
Изложение особенностей режимов работы турбогенераторов в энергосистемах базируется мною на многолетнем опыте работы и лично выполненных натурных экспериментах. Многие из этих вопросов рассмотрены впервые и по ним даны конкретные практические рекомендации. Вместе с тем, в книге обобщен обширный материал по затронутым проблемам, отраженный в работах других авторов.
Однако не только этим определяется своевременность предлагаемой книги. Приходится констатировать, что в 1990–2000-х годах в российской энергетике, на электростанциях, в проектных и наладочных организациях и на заводах-изготовителях оборудования произошло «вымывание» профессионалов и еще сегодня продолжается отток опытных кадров. Старые специалисты уходят, а приходящая им на смену молодежь часто недостаточно подготовлена. Наряду с продолжающимся старением оборудования это приводит к учащению аварий, вызванных так называемым «человеческим фактором».
Нарушение нормальных режимов работы турбогенераторов неизбежно в эксплуатации. Поэтому для специалистов заводов-изготовителей представляет особый интерес их воздействие на генераторы и предъявление требований для их защиты. С другой стороны, следует заметить, что если диспетчерские службы, как правило, строго учитывают необходимость обеспечения работы оборудования в допустимых для них длительных режимах, определенных правилами технической эксплуатации, то допустимость кратковременных перегрузок в аварийных ситуациях и необходимость их ограничения по времени учитывается далеко не всегда или вообще не учитывается. Это приводит к неизбежному отключению генераторов релейной защитой, предотвращающей их повреждение, и серьезному развитию аварий.
Каков был процесс работы с издательством и какие аспекты редактирования или оформления вы считаете особенно важными?
Какие советы вы бы дали тем, кто впервые хочет написать учебник, учебное пособие или монографию?
В процессе работы я неоднократно консультировался с курирующими подготовку книги сотрудниками Издательства и получал полезные методические советы. Особенно полезной считаю рекомендацию Издательства завершать каждую главу книги контрольными вопросами и заданиями для проверки усвоения студентами изложенного материала. Эту методику следует рекомендовать всем, кто хочет написать учебник или учебное пособие.
Видите ли вы возможность для дальнейших исследований по теме вашей книги, и если да, в каком направлении они могли бы развиваться?
В энергосистемах практически постоянно происходят возмущения нормального режима из-за нарушения баланса между суммарной генерируемой и потребляемой мощностью. Особенно большие возмущения возникают при аварийном отключении параллельно работающих мощных генераторов, при коротких замыканиях с отказом основных защит ЛЭП, при выделении части энергосистемы с недостатком или избытком мощности. Во всех таких случаях нарушается синхронная работа генераторов, а восстановление нормального режима происходит с большими колебаниями частоты их вращения и мощности. При этом принятая в ЕЭС России настройка каналов стабилизации автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) по условиям сохранения статической устойчивости не обеспечивает быстрого подавления этих колебаний.
В аварийной ситуации затягивание переходного процесса с большими колебаниями мощности может привести к развитию локального повреждения в системную аварийю. В своих статьях в журналах «Электрические станции» и «Электричество» (2019–2023 г.) мною рассмотрен способ стабилизации режимов в многомашинной энергосистеме, в соответствии с которым предлагается подавать стабилизирующие сигналы АРВ по разности отклонений между частотой вращения вала каждого агрегата и частотой напряжения на сборных шинах электростанции и производной этой разности. Это обеспечит изменение электромагнитного момента на валу генераторов в противофазе с их ускорениями при каждом колебании и эффективное гашение этих колебаний. Считаю настоятельно необходимым довести это техническое решение до широкого внедрения.
