По примеру генерального директора я разработал регламент своих мероприятий на каждый месяц. Еженедельно обходил конструкторские отделы, встречался с исследователями, выслушивал сообщения о ходе работ; совместно мы намечали дальнейший ход экспериментов. Сотрудникам нравились такие обсуждения, они просили о новых встречах. Особенно регулярно мы встречались с работниками отдела теплофизических исследований. Начальник отдела Инна Александровна Кузнецова вызывала у меня глубокое уважение. Она сама защитила кандидатскую диссертацию и помогла подготовить еще четыре диссертационные работы – Лебедевича, Грака, Андреева и Писаревского. Инна Александровна понимала значение инструментов для исследований. Она заказала и установила в лаборатории специальное устройство для изучения переноса тепла конвекцией. У Кузнецовой был дефект слуха, она не была красавицей и не пользовалась популярностью среди работников ЦКБА. Но Инна Александровна была благодарна, когда я в шутку сказал, что хочу поднять ее авторитет, взял под руку и провел по коридорам всех этажей в конструкторском корпусе.
Я никогда не стремился стать единственным автором изобретений. Возникшие идеи обсуждал со специалистами, поручая оформить заявку, и они становились соавторами новых решений. Особенно я горжусь техническим решением по арматуре для высоких температурных сред. Мною было предложено использовать эффект Пельтье, обнаруженный еще в ХIХ веке. Если нагревать один спай полупроводников, другой спай охлаждается. Если поместить горячий спай в область корпуса, а холодный – около сальника, последний будет охлаждаться и работать в более благоприятных условиях. Это позволяет уменьшить габариты арматуры и продлить срок ее службы. Заявку оформили совместно с отделом исследований теплофизики, а положительный ответ из патентного ведомства был получен в скором времени без дополнительной переписки.
Первой в должности главного инженера ЦКБА была командировка на пусковой блок Ленинградской атомной электростанции. Первый заместитель министра химического и нефтяного машиностроения Александр Георгиевич Руцкой поручил Косых направить на объект ответственного представителя для решения всех вопросов, возникающих по арматуре при пуске первой в стране станции большой мощности. Эту работу поручили мне. Ленинградская атомная электростанция располагается на берегу Финского залива, неподалеку от живописного городка атомщиков Сосновый Бор. Архитекторам удалось вписать жилые дома и социальные объекты между скалами и соснами, что оживляет пейзаж.
Министр среднего машиностроения, руководитель советской атомной промышленности Е. П. Славский лично контролировал ход пусковых работ. Он проводил оперативные совещания, на которых выслушивал доклады первых заместителей министров многих ведомств. Представители всех министерств, направленные на станцию, должны были ежедневно докладывать своим руководителям о состоянии дел. Поскольку руководители спецорганов запретили телефонную связь с территории станции, командированные специалисты были вынуждены вести разговоры в почтовом отделении Соснового Бора. Разговоры велись громко, поэтому все присутствующие на почте были в курсе дел по большинству систем станции.
Первая неполадка с арматурой произошла до пуска реактора. При опробовании срабатывания предохранительных клапанов сжатым воздухом сварочный грат, остатки электродов после сварки, другая грязь попали в зазоры между поршнями и стенками цилиндров. Поршни заклинило, и клапаны пришлось разбирать и чистить. После устранения этой неисправности во время проверки работы оборудования с паром от тепловой электростанции выяснилось, что пар, проходя через длинные трубы без изоляции, превращается в конденсат, теряя при этом давление. Из-за этого предохранительные клапаны, установленные за стеной в обслуживаемом помещении, не открывались. Я доложил об этом Руцкому; и он на оперативном совещании потребовал исправить монтаж, что быстро было выполнено.
Начался ввод в работу реактора. На станции появились академики Александров и Доллежаль. Прибыла Государственная комиссия во главе с заместителем министра Минсредмаша Н. Семеновым. Вечером реактор начал производить пар. Я ощущал нагрев труб у 32 предохранительных клапанов, установленных у потолка в длинном коридоре. Эти клапаны должны были открыть путь пару к главным клапанам, смонтированным на резервуарах с водой, называемых барботерами (барботеры предназначались для поглощения тепла реактора в случае отсутствия расхода пара). На каждом барботере стояло по восемь главных клапанов DN400. Реактор начал вырабатывать пар. Ничто не предвещало беды. Но в какой-то момент я с ужасом обнаружил, что одинаково горячими становятся подводящие и отводящие пар трубы у всех предохранительных клапанов. Это означало, что клапаны не закрыты. Рычаг, который должен был прижимать золотник клапана к седлу, упирался в мощные магниты. Я сидел на лесах около клапана и напряженно думал, как заставить рычаг нажимать на золотник. Слесарь завода Владимир Константинов по моему указанию ослабил гайки электромагнитов, вызванный газосварщик прорезал раму, на которой был смонтирован клапан; рычаг немного опустился, но это не помогло. Посоветоваться было не с кем: начальник конструкторского отдела, разработавшего КД на клапан, Илья Пайкин и его заместитель Борис Явич, испугавшись радиации, уехали со станции перед пуском реактора. Работники ЛАЭС торопили с ответом, не нужно ли прекратить разогрев реактора. Напряженный поиск решения подсказал: надо изогнуть рычаг, чтобы заставить его нажимать на золотник. Константинов снял рычаг, газосварщик нагрел его газовой горелкой, я дважды согнул рычаг так, чтобы поднять его плечо. Установив рычаг на клапан, мы убедились, что отводящая труба перестала нагреваться. Клапан стал герметичным! К утру было исправлено восемь клапанов. С началом рабочего дня меня вызвал председатель комиссии Семенов. Он угрожал снять меня с должности, отдать под суд. Все это я выслушивал, не смея возразить. Если бы не нашлось решения об исправлении клапанов, их неполадка задержала бы пуск первой станции и моя карьера арматурщика на этом была бы окончена. Во время разноса Семенову доложили, что на станцию приехали директор ЦКБА Косых и секретарь парткома Захаров для поздравлений с пуском станции. Я вызвался вынести прибывшим пропуск в бюро пропусков, чтобы рассказать им о происшествии. Приехавший с ними главный конструктор проекта Валерий Ширяев запросил по телетайпу конструкторов, как такое могло произойти. Ему сообщили, что клапаны подверглись модернизации и на них были установлены золотники размером на 2 миллиметра короче. К концу дня исправили 18 клапанов. Косых появился перед председателем комиссии, который уже не ругался, так как пуск станции проходил благополучно.
Особенно много командировок стало после строительства в 1979 году Усть-Каменогорского арматурного завода. Первая продукция этого завода – задвижка для нефтепроводов и обратный затвор DN1000 PN80 для монтажа на магистральных газопроводах. Мне, как главному инженеру ЦКБА, пришлось лично участвовать в решении проблем с этими конструкциями.
Впервые новая задвижка была опробована на Югорском нефтяном месторождении с администрацией нефтяной компании, расположенном в старинном сибирском городе Сургуте. При запуске нефтепровода выявился задир в верхней части седла задвижки. Специалисты ЦКБА и представители завода-изготовителя, командированные в Сургут, не смогли определить причину отказа. Я получил указание руководства выехать на место и найти решение для исправления дефекта. Вместе с начальником отдела задвижек Борисом Федотовым весной 1981 года мы с трудом добрались до Сургута вахтовым автобусом, перемещавшимся по зимнику – дороге через болота с ледяной поверхностью. Сургут тогда еще не был благоустроенным городом, девятиэтажные дома стояли отдельными постройками, улицы не имели асфальтового покрытия и были обозначены бетонными плитами. Снабжение города осуществлялось летом, когда к пристани Сургута доставлялись загруженные продовольствием и промышленными товарами баржи. Неприятное впечатление оставляли сотни пустых бутылок из-под вина, которые жильцы девятиэтажных домов выбрасывали прямо из окон или форточек на пустыри перед домами. Сбор пустой тары еще не был организован. В ведомственной квартире общежития, в которую поселили командированных, уже жили представитель отдела задвижек ЦКБА Саша Ананьев, главный инженер арматурного завода Михаил Полторанин и главный конструктор Александр Яковлев.
Весной открылась навигация по Оби – и в Сургут прибыла первая после зимы баржа с продовольствием. Утром выходного дня я с удивлением увидел нескольких мужчин с пустыми ведрами в руках, быстро шедших по улице. Я не мог понять, куда мужчины спешили. Разгадка была простой: оказывается, баржа доставила несколько бочек с пивом. Купив почти полное ведро, жители черпали из него стеклянными банками живительную влагу и, утолив жажду, ставили ведра на снег и угощали пивом всех знакомых, проходящих мимо.
Администрация нефтяной компании размещалась в старом деревянном доме. Мы встретились с главным специалистом пуско-наладочной команды Александром Петровым, ждавшим решения по исправлению дефекта. Он привез специалистов на нефтепровод, где мы увидели задвижку со снятой крышкой и извлеченным из корпуса клином. Задвижка была изготовлена из металлических листов, а клин – из двух штампованных сферических днищ. Одна из сфер имела отверстие, в которое вставлялось и приваривалось второе днище. Таким образом формировался упругий клин, использование которого обеспечивало полное прилегание уплотнительных поверхностей и герметичность задвижки по классу А. Специалисты увидели глубокие борозды на верхней части уплотнительного кольца, наплавленного на седло в корпусе задвижки. После осмотра мы отправились в столовую управления, где пообедали блюдами, приготовленными из сушеных овощей и рыбы.
Упругий клин из штампованных днищ
Мысленно прокручивая увиденные повреждения, я безуспешно пытался понять, каким образом могли возникнуть задиры. Было логичным предположить, что их могла нанести нижняя часть уплотнительного кольца клина; но конструкция не предусматривала контакта движущегося клина с седлом корпуса, поскольку он перемещался, упираясь в направляющие планки. За четыре года до этих событий я стал кандидатом технических наук. В процессе проведения исследований много времени уделил попыткам определить деформации деталей арматуры в зависимости от нагрузок, создаваемых электроприводом, используя математические расчеты, пока не убедился в тщетности подобного метода, так как было слишком мало данных о свойствах материалов деталей сложной конфигурации. Нужный результат удалось получить лишь путем нагружения изготовленной арматуры опытным путем. Однако такой возможности на разобранной задвижке не было. Возникла идея изготовить модель клина уменьшенных размеров и посмотреть, как она ведет себя при имитации нагрузки. Но как изготовить модель детали из подручных материалов? Я вспомнил, что в детском саду воспитательница показывала детям, как делают кукол из папье-маше. Подыскивается предмет, похожий по форме на голову куклы, и на одну половину формы укладываются куски газеты со слоями нанесенного на них канцелярского клея. После высыхания заготовка твердеет, ее можно раскрашивать и наклеивать на нее недостающие элементы. Половинки склеиваются, и получается голова.
Почему бы не попробовать изготовить деталь задвижки из папье-маше? Я решил сделать модель клина величиной в одну двадцатую от размеров реального изделия. Вывернул из патрона в ванной комнате электрическую лампочку и начал наклеивать на нее слой за слоем заготовки из газетной бумаги с нанесенным клеем. Так были изготовлены две детали, соответствующие штампованным днищам. Полусферические заготовки обрезал по окружности, начерченной при помощи стакана. В одной из заготовок вырезал отверстие, в которое вклеил вторую половину. После высыхания модель клина положил на два карандаша, имитирующие направляющие в корпусе задвижки, и нажал на центр модели. Модель сразу деформировалась, верхняя часть клина выгнулась по направлению нагружения, и стало понятно, почему возникли задиры. Острые кромки наплавки на клине, которые были гораздо тверже наплавки на корпусе, оставили глубокие канавки в верхней части седла.
Деформированный клин с частью патрубка задвижки
Клин после доработки
На следующий день мы пришли в контору нефтяной компании и рассказали о причинах возникновения дефектов. Главный инженер и главный конструктор завода сообщили о решении перейти на комплектацию задвижек сплошными жесткими клиньями. Руководитель пуско-наладочного управления спросил, согласна ли головная организация с предложенным решением. Я высказался против предложения, заявив, что заводу не удастся добиться герметичности задвижек с жестким клином, и сообщил о решении добавить в конструкцию клина дополнительную деталь, увеличив его жесткость, но сохранив при этом эластичность. Такое решение существенно облегчало работу завода по доработке поставленной продукции. Поскольку причина неисправности и решение по доработке были найдены, можно было возвращаться домой. Так подсказка из детства помогла быстро решить возникшую проблему. По возвращении в Ленинград я был удивлен, обнаружив в почте главного инженера письмо-заявку в Комитет по изобретениям на найденное мной техническое решение. Авторами заявки числились М. Полторанин, А. Яковлев, В. Айриев и С. Махмутов. Я поморщился, но подписал письмо. Комитет по изобретениям прислал отказ. Задвижка новой конструкции была в несколько раз дешевле и вдвое легче по сравнению с импортными, что позволяло ее транспортировку вертолетами. Она нравилась нефтяникам.
Конструкцией обратного затвора пришлось заниматься несколько лет. Затвор изготовили из листов проката толщиной 50 миллиметров, и, как показали последующие события, конструкция получилась недостаточно жесткой. По иронии судьбы авторы назвали конструкцию «безударный клапан». Первый звонок прозвенел, когда заказчики решили испытать закрытый затвор давлением сжатого воздуха. Диск заклинило в седле, и при повышении давления на открытие он открылся при давлении около 40 атмосфер с хлопком, похожим на взрыв. Это, однако, никого не насторожило. Затворы, полученные с завода, установили в подземный газопровод. При пуске первых участков газопровода выяснилось, что не открываются многие затворы. Мингазпром решил демонтировать все и передать для исправления Минхиммашу. Чтобы не отправлять арматуру в Казахстан, Главпромарматура распорядилась произвести ремонт в Пензе. Однако «Пензтяжпромарматура» исправить затворы не смогла. Тем временем на газоперекачивающей станции близ Тольятти произошла авария с человеческими жертвами. Члены Государственной межведомственной комиссии, несмотря на возражения представителей Минхиммаша, Усть-Каменогорского завода и ЦКБА, решили, что причиной аварии стало разрушение обратного затвора. Прокуратура страны начала проверку причин аварии. Минхиммаш был готов назначить виноватым меня. На мое счастье, судебный следователь оказался специалистом по взрывам. Он съездил на место аварии и сделал вывод о непричастности затвора к аварии.
Стало ясно, что нужен проект надежного обратного затвора. Проектированием нового затвора я занялся в гостинице Усть-Каменогорска в выходные дни. Я находился там в командировке по вызову заместителя начальника Главпромарматуры С. Бобовича. Он спасал план, а я был ему нужен для оперативного решения по отклонениям от документации. Я купил школьную тетрадь в клеточку, принес с завода логарифмическую линейку и циркуль. Начал с выбора конструктивной схемы. Наиболее распространенными были обратные затворы конструкции с размещением оси поворота диска вне проходной части. Такую арматуру изготавливает Благовещенский арматурный завод. Проектант «Гипронефтемаш» назвал их «клапан обратный поворотный (КОП)», и это неправильное название получило широкое распространение. С размещением оси в плоскости проточной части широко используются обратные затворы «Пензтяжпромарматуры». Они обладают, по крайней мере, двумя существенными недостатками.
Их уплотнительные поверхности без перепада давления в трубопроводе не соприкасаются. Диск уравновешивается грузом, расположенным напротив диска относительно оси. В затворах с повышенным рабочим давлением существенно загромождается проход. По замыслу конструкторов противовес должен прилегать к внутренней поверхности трубы, однако этого никогда не происходит. Под действием потока диск постоянно колеблется при колебаниях давления, а при перемене направления движения среды с ударом приходит в соприкосновение с седлом.
Затвор обратный «Пензтяжпромарматуры»
Кинематическая схема с расположением оси ниже осевой линии трубопровода была предложена Алексинским объединением «Тяжпромарматура» и лишена указанных недостатков. В открытом положении диск неподвижен, поскольку лежит на упорах корпуса. В закрытом положении уплотнительные поверхности диска и корпуса соприкасаются.
Затвор обратный по схеме Алексина
Я выбрал конструктивную схему Алексина. Следующим шагом был выбор угла конусности уплотнений. Надо было исключить заклинивание, для чего угол трения в уплотнении должен быть не менее угла самоторможения, а корпус – иметь достаточную жесткость. Угол между осью трубопровода и образующей уплотнительной поверхностью я принял 8 градусов. Ось поворота разместил на ближайшем расстоянии от оси проточной части – в зоне, образованной перпендикулярами, восстановленными из точек выхода диска с уплотнительной поверхности седла. Теперь предстояло рассчитать вес груза таким образом, чтобы его масса превышала массу части диска, расположенной выше оси. Очертив контур груза, рассчитал его массу и крутящий момент, необходимый для поворота диска. Для этого пришлось рассчитывать крутящий момент, создаваемый каждым кубическим сантиметром груза, умноженным на длину плеча. Поскольку на заводе отсутствовал литейный цех, груз, отлитый по кооперации, пришлось присоединить к штампованному диску на болтах диаметром 42 миллиметра. К вечеру воскресенья общий вид затвора с основными размерами был начерчен на развернутом тетрадном листе. Деталировку представитель ЦКБА Саша Ананьев сделал в понедельник. Опытный образец затвора изготовили в течение двух недель. Для проверки работоспособности конструкции на опытный участок пришел главный инженер УКАЗ Олег Георгиевич Волянский. По моей команде слесарь посредством рычага начал поворачивать диск. Волянский сказал, что груз не даст затвору открыться. Я остановил поворот и предложил главному инженеру пари, утверждая, что затвор откроется, потом сказал слесарю, чтобы он не слушал паникеров и продолжал движение диска. Затвор благополучно открылся. После наработки 20 циклов все присутствовавшие убедились в работоспособности затвора. Испытания на стенде «Саратовтрансгаза» также прошли успешно. По оформленной документации для газоперекачивающей станции в поселке Починки Горьковской области изготовили 20 затворов. Казалось, что все трудности позади, однако я расслабился рано. Конструкторский отдел без моего ведома установил на затворы по два амортизатора со свободно перемещающимися вдоль оси валами большого диаметра. При подаче газа под давлением валы демпферов прижались к крышкам – и затворы перестали открываться. Пришлось под новый год выехать в очередную командировку для устранения дефекта. Генеральный директор «Пензтяжпромарматуры» Федор Федорович Дубинчук отозвался на мои мольбы и направил в Починки двух слесарей. Слив незамерзающую жидкость, они снимали и разбирали демпферы, подкладывали под торцы валов латунные шайбы, собирали демпферы, заливали в них жидкость и устанавливали на место. Но усилия нашей бригады оказались напрасными: Главтрансгаз купил затворы у итальянской фирмы.
Так конструкторский отдел – автор проектов задвижек и обратных затворов – вынудил меня многократно выезжать в командировки в течение нескольких лет для исправления неудачных проектов. Причиной этому явилось отсутствие у ЦКБА опытной базы для проверки верности конструкторских решений.