Życie pisze niezwykłe historie, również w energetyce. Ta, którą dziś chciałbym opowiedzieć, dotyczy produkowanych w Zamechu i otoczonych sławą turbin 360 MW. Stawiam tezę, że turbiny te najpewniej nigdy by nie trafiłyby do Elbląga, gdyby nie tragiczny w skutkach Grudzień 1970. On bowiem odsunął od władzy zbankrutowaną ekipę Władysława Gomułki i wyniósł na stanowisko I Sekretarza KC PZPR Edwarda Gierka. Ten zaś chcąc uspokoić nastroje społeczne, a umęczonym ludziom zaoferować poprawę warunków życia, wprowadził nasz kraj na drogę przyspieszonego rozwoju przemysłowego. Przy okazji go zadłużając, ale to zupełnie inna historia.
Aby gospodarka mogła się rozwijać według założonego planu, potrzeba było więcej energii, stąd konieczność zwiększenia mocy polskich elektrowni o blisko 6 GW, co stanowiło wzrost o ponad 43%! (dzisiejsza całkowita moc polskich elektrowni opalanych węglem kamiennym i brunatnym to ok. 35 GW). Ten plan postanowiono zrealizować nie za pomocą bloków energetycznych klasy 200 MW, lecz 360 MW, dla których zakupiono dla elbląskiego Zamechu i wrocławskiego Dolmelu licencję od szwajcarskiego BBC na produkcję turbin i generatorów. Oczywiście – jak wszyscy wiemy - przy użyciu zachodnich kredytów.
Okoliczności podpisania umowy licencyjnej z BBC opisałem w oddzielnym artykule. Zamech w negocjacjach technicznych ze Szwajcarami reprezentował Kamil Czwiertnia. Turbiny 360 MW były bardziej nowoczesne niż oparte na radzieckiej myśli technicznej turbiny klasy 200-215 MW (13K215). Wyższe parametry pary zasilającej turbin 360 MW w stosunku do turbin 215 MW (535 st.C i 180 bar versus 535 st.C i 130 bar) jak też i ich wyższa wewnętrzna sprawność termodynamiczna dawały lepszą o około 3% sprawność bloków energetycznych 360 MW w porównaniu z blokami energetycznymi klasy 200 MW. To z kolei przekładało się na mniejsze zużycie węgla. Turbiny 360 MW były też o 10% mniej materiało- i pracochłonne, a więc tańsze w produkcji. Planowany przyrost mocy wymagałby wyprodukowania 27 turbin 13K215, które z kolei zamontowane byłyby w co najmniej trzech elektrowniach. W rzeczywistości cała inwestycja przesunęła się na kolejne dekady i ekipa Gierka już nie doczekała jej realizacji. W latach 80. XX, w. oddano do użytku 12 bloków energetycznych 360 MW w nowo wybudowanej Elektrowni Bełchatów, a w latach 90. XX w. – 4 bloki tej samej klasy w Elektrowni Opole.
Powiew nowoczesnej techniki
Zanim jednak do tego doszło, należało dokonać transferu wiedzy, dokumentacji, technologii i doświadczenia z Baden w Szwajcarii do Elbląga. 360-tki opatrzone w Elblągu symbolem 18K360 reprezentowały zgoła odmienną myśl konstrukcyjną oraz proces wytwarzania aniżeli dotychczas produkowane w Zamechu turbiny oparte głównie na radzieckiej koncepcji. W turbinie jak i urządzeniach pomocniczych zastosowano wiele rozwiązań konstrukcyjnych niewystępujących w dotychczas produkowanych przez Zamech turbinach. Dotyczyło to przede wszystkim następujących obszarów:
- Reakcyjny układ łopatkowy zamiast dotychczasowego akcyjnego. Łopatki kierownicze mocowane bezpośrednio w kadłubach i obejmach zastąpiły tarcze kierownicze,
- Spawane wirniki bębnowe w miejsce tarczowych najczęściej całokutych,
- Wspawywany na wirniku wysokoprężnym wieniec koła regulacyjnego, zamiast kołkowanych łopatek
- Wirnikowe łopatki wylotowe w części niskoprężnej - wolnonośne o niespotykanej wcześniej długości pióra blisko 870 mm, bez żadnych usztywnień za pomocą obwodowych drutów,
- Kadłub wewnętrzny wysokoprężny zamykany za pomocą pierścieni skurczowych, a nie skręcany tradycyjnymi śrubami,
- Linia wałów ułożyskowana tak, że na każdy z wirników turbinowych przypadało tylko jedno własne łożysko,
- Nowoczesny układ elektro-hydraulicznej regulacji
- Śruby podziałowe kadłubów i obejm naciągane hydraulicznie
Skok technologiczny
Wraz z turbinami 18K360 Zamech przejął konstrukcję i produkcję kondensacyjnych turbin wysokoobrotowych o mocy 12 MW (1K12) do napędu pomp wody zasilającej bloków 360 MW. Celem uruchomienia własnej produkcji obu rodzajów turbin Zamech musiał poczynić znaczące, ale nieodzowne inwestycje. W 1977 r. oddano do użytku nowo zbudowany tunel próżniowy do wysokoobrotowego wyważania i odwirowywania wirników. W 1979 r. pracę rozpoczęła nowa spawalnia do pionowego spawania wirników, co pozwoliło wyeliminować uciążliwą i kosztowną kooperację z węgierską firmą Lang. W odlewni dostosowano procesy odlewnicze do wyższych standardów, a w zakresie pozostałych procesów wytwórczych znacząco podwyższono precyzję wykonania i jakość montażu. Zamechowscy specjaliści różnych branż szkolili się w swoich dziedzinach w biurach i fabryce BBC w Baden. Uczyli się przy tym języka oraz nabywali międzynarodowego obycia. Wszystkie te działania przeniosły Zamech na wyższy poziom techniczny.
Zamechowscy konstruktorzy nie tylko adaptowali dokumentację BBC do lokalnych warunków, ale również weryfikowali wybrane węzły konstrukcyjne w Zakładowym Ośrodku Naukowo-Badawczym. Poza funkcją czysto kontrolną było to również działanie zmierzające do ustalenia pewnych charakterystyk i tajników, których licencjodawca nie zawarł w przekazanej dokumentacji. Wiedza ta, zdobyta i sprawdzona samodzielnie przez inżynierów Zamechu, poszerzała doświadczenie elbląskiego Biura Konstrukcyjnego Turbin Parowych oraz okazała się niezwykle przydatna przy projektowaniu kolejnych turbin. Przykładem niech będzie poprawa przez Zamech pierwotnej, szwajcarskiej konstrukcji łopatek wirnikowych 1K12, które miały tendencje do uszkodzeń.
BBC zobowiązując się udostępnić programy obliczeniowe, a także prawo ich użytkowania na sprzęcie komputerowym w Baden (nieodpłatnie w limitowanym czasie, do momentu kiedy Zamech zakupi odpowiedni sprzęt komputerowy) dał elbląskim konstruktorom szeroki dostęp do najnowszej wiedzy projektowej i nowoczesnych narzędzi inżynierskich. Polscy inżynierowie zaczęli jeździć do Baden na konsultacje, przejmowanie wiedzy we wszystkich dziedzinach projektowych, rady techniczne oraz dla dokończenia obliczeń na tamtejszym sprzęcie komputerowym. Już wtedy zaczęto budować relacje, które umacniały więzi Zamechu z BBC, a potem z ABB i wpłynęły na dalsze losy Zamechu po przemianach ustrojowych.
Produkcję pierwszej turbiny 18K360 dla Elektrowni Bełchatów zakończono w lipcu 1979 r. Po zainstalowaniu w nowo budowanej elektrowni uruchomiono ją 26 grudnia 1981 r., a więc niedługo po wprowadzeniu stanu wojennego. Warto podkreślić, że BBC nie przestraszyło się sytuacji w Polsce i wypłacając wysoki „dodatek wojenny”, utrzymało w Bełchatowie trzech szwajcarskich inspektorów nadzoru w czasie uruchamiania bloku.
W pierwszej 360-tce zawarty był 20-tysięczny megawat mocy turbin wyprodukowanych przez Zamech W kwietniu 1983 r. również w turbinie 18K360 przeznaczonej dla Elektrowni Bełchatów zawarty był jubileuszowy 25-tysięczny megawat mocy turbin wyprodukowanych przez Zamech.
Własne konstrukcje i modernizacje
Dogłębne poznanie konstrukcji 18K360, opanowanie narzędzi projektowych oraz opanowanie produkcji i montażu turbin nowej konstrukcji, w połączeniu z już posiadanymi doświadczeniami własnymi w konstruowaniu, stworzyło wkrótce warunki do podjęcia prac nad nowymi typowielkościami turbin dużej mocy przy wykorzystaniu wiedzy licencyjnej. Już niebawem przy jej użyciu Zamech samodzielnie skonstruował i wyprodukował dwie turbiny o symbolu 18K348 dla Elektrowni Kostolac B w Serbii. Było to dowodem osiągniętej przez Zamech dojrzałości technicznej i otworzyło nowy rozdział w jego historii oraz wpłynęło na rozwój krajowej energetyki. Z wykorzystaniem nowej technologii Zamech zaczął projektować turbiny dla elektrowni jądrowych, a pod koniec lat 80. XX w. miał daleko zaawansowaną produkcję turbiny dla Elektrownią Jądrowej Żarnowiec.
Wszystkie polskie turbiny 18K360 począwszy od lat 90. XX w. były kolejno modernizowane – najpierw w zakresie części niskoprężnych, a następnie wysoko- i średnioprężnych. Wykorzystywano do tego coraz sprawniejsze profile łopatkowe powstałe w ABB i Alstom. W efekcie pierwotna moc turbozespołów ulegała zwiększeniu o nawet 40 MW, czyli ponad 11%. W ten sposób po modernizacji 10 bloków sama Elektrownia Bełchatów uzyskała dodatkowe blisko 400 MW, czyli tak jakby jeden dodatkowy blok.
Kawałek 360-tki pozostał w Elblągu!
Turbiny 18K360 były chlubą Zamechu. Wiele zastosowanych w nich rozwiązań konstrukcyjnych weszło do kanonu późniejszych zamechowskich turbin. Nie powinien więc dziwić fakt, że jeden z symboli tej turbiny – wspomniana już w tym artykule wirnikowa łopatka wylotowa części niskoprężnej – posłużyła do upamiętnienia zamechowskiego czynu społecznego, zwanego w tamtych czasach czynem partyjnym, który miał miejsce 18 maja 1980 r. Tego dnia znaczna część załogi Zamechu realizowała dodatkowe zobowiązania na rzecz firmy lub miasta. Jedna z grup reprezentująca Wydziału W2 (wydział produkcji turbin), licząca ponad 500 (!) zamechowców uporządkowała i zagospodarowała teren zielony przylegający do targowiska miejskiego, a ujęty pomiędzy ulicami Robotniczą, Brzeską i płk. Dąbka. 42 lata temu przepracowali oni tam niedzielę, pozostawiając na pamiątkę tego czynu sześcioboczną betonową płytę z umocowaną w niej łopatką wirnikową oraz tablicą z inskrypcją. Cała ta konstrukcja jednak po ponad czterech dekadach wygląda fatalnie. Tak samo zresztą jak cały teren wokół, który ponownie woła o uporządkowanie. Postanowiłem więc w ramach mini czynu społecznego oczyścić z farby i innych zabrudzeń łopatkę turbinową oraz tablicę pamiątkową, by nie raziły szpetotą.
Osobom zainteresowanym dedykuję kilka słów objaśnienia na temat konstrukcji tejże łopatki. Jest więc to, jak już wspomniałem, łopatka wolnonośna /wolnostojąca/, co oznacza, że sama w sobie jest w pełni odstrojona dynamicznie na okoliczność różnych trybów pracy. Nie potrzebuje do tego żadnych innych elementów jak na przykład druty lub mostki. Pióro łopatki ma profil zwijany, co oznacza, że jego przekrój jest inny na różnych wysokościach pióra i ma zmienny kąt napływu pary zapewniając łopatce wysokosprawną charakterystykę aerodynamiczną. „Skręcony” kształt pióra nie jest więc skutkiem jakiegoś odkształcenia, ale efektem celowego działania konstrukcyjnego. Łopatka jest mocowana w wirniku (tu w betonie) za pomocą nóżki o kształcie łukowym, wsuwanej osiowo w zaczep wirnikowy. Zaczep ten jest typu choinkowego. Wierzę, że te informacje pozwolą teraz popatrzeć bardziej przychylnym okiem i z większym zrozumieniem i zainteresowaniem na ten eksponat, będący w istocie efektem wyrafinowanej sztuki inżynierskiej. To między innymi dzięki takim łopatkom swego czasu moc polskiej energetyki wzrosła o jakieś 5,8 GW. To była dziejowa misja tych łopatek. Dziś już żadnej z nich nie ma w eksploatacji. W ramach opisanych modernizacji zostały wymienione na jeszcze dłuższe i jeszcze bardziej sprawne. Dla upamiętnienie jednak tego czego dokonała, łopatka ta ma w Elblągu swój mini pomnik…
Daniel Lewandowski
PS. Zapraszam do współpracy osoby, posiadające ciekawe materiały i/lub wiedzę nt. Zamechu, które mogłyby posłużyć do opowiedzenia kolejnych interesujących historii. Zachęcam do kontaktu pod adresem daniel.lewandowski1967@gmail.com
