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Verbesserung der Zuverlässigkeit von Gasturbinen

Verbesserung der Zuverlässigkeit von Gasturbinen

501F-Turbinenüberholung, Reparatur und Zuverlässigkeitsverbesserung

Gasturbinen werden auf der ganzen Welt zur Stromversorgung eingesetzt. Als wesentliche Teile der Ausrüstung erfordern sie eine regelmäßige Wartung, um fortwährende Zuverlässigkeit und Leistung zu gewährleisten, und dies muss sowohl effizient als auch effizient gehandhabt werden. Sulzer hat sein Know-how und seine spezialisierten Einrichtungen über viele Jahre hinweg weiterentwickelt, um dem 501F einen unabhängigen Service zu bieten.

Die 1990F-Gasturbine wurde als Joint Venture zwischen Westinghouse und Mitsubishi Heavy Industries entwickelt und in den frühen 501-Jahren eingeführt. Sie ist zu einer äußerst beliebten Option für Stromerzeugungsanwendungen weltweit geworden. Während die meisten Nutzer der Anlage ihren Originalgerätehersteller (Original Equipment Manufacturer, OEM) für Überholungs- und Wartungssupport während der ersten Zeit einer Einheit suchen, wendet sich eine wachsende Zahl an spezialisierte unabhängige Anbieter, um diese Dienste zu liefern, insbesondere wenn ihre Anlagen älter werden.

Im Laufe der Jahre hat Sulzer umfangreiche Erfahrungen mit der 501F in all ihren Varianten gesammelt. Diese Erfahrung hat zu einem tiefgehenden Verständnis der Probleme geführt, die die Turbine im Betrieb beeinflussen können, und hat zur Entwicklung einer Reihe von maßgeschneiderten Lösungen und Fähigkeiten geführt, um diese Probleme anzugehen und die Gesamtzuverlässigkeit der Anlage zu verbessern.

Die Größe und das Gewicht einer großen Turbine wie der 501F stellt besondere Anforderungen an jeden Wartungsdienstleister. Demontage-, Inspektions-, Reparatur-, Auswucht- und Montagearbeiten erfordern eine große und hochspezialisierte Ausrüstung. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat Sulzer in zwei spezielle 25,000 ft2-Anlagen zur Überholung großer Turbinen investiert. Ausgerüstet mit einem 100-Tonnen-Ladekran mit 50 ft unter dem Haken, nutzen diese Einrichtungen außerdem eine vertikale Grube und Scherenhebebühne für das Stapeln und Entstapeln des Rotors, zusammen mit einer 180,000 lb-Auswuchtmaschine und einer horizontalen Drehmaschine mit 198,000 lb Kapazität.

Der Arbeitsumfang der Überholung an einer Maschine, die so umfangreich und komplex ist wie der 501F, wird von den Anforderungen des Kunden und der Betriebsgeschichte des Geräts bestimmt. Typischerweise beginnt ein Service mit der Demontage und Inspektion der gesamten Rotoreinheit, gefolgt von Reinigung, zerstörungsfreier Prüfung (NDT) und Lebenszyklusanalyse.

Wenn Probleme während des Betriebs der Turbine oder des Inspektionsprozesses erkannt werden, sind oft erhebliche technische Arbeiten erforderlich, um eine robuste, kosteneffektive Lösung zu finden und umzusetzen. Zum Beispiel wurde eine Maschine stillgelegt und in ein Sulzer-Servicezentrum gebracht, nachdem sie erhebliche Vibrationen gezeigt hatte. Die Inspektion ergab eine hohe Rundlaufabweichung von bis zu 0.18 Zoll. Bei der Demontage stellte sich heraus, dass das Register auf dem vorderen Stummel vollständig abgebrochen war.

Um das Auswechseln des Rades zu vermeiden, entwickelte Sulzer eine Reparaturstrategie mit einer speziell gefertigten Buchse. Nach der technischen Analyse, um den Ansatz zu bestimmen, der die Gesamtspannungen minimieren würde, wurde das Rad bearbeitet, um die neue Buchse mit einer Presspassung aufzunehmen. Sobald sie an Ort und Stelle war, wurde die Buchse auf die richtige endgültige Größe bearbeitet, um mit dem benachbarten Rad zusammenzupassen.

Ein weiteres häufiges Problem beim 501F ist der Verschleiß oder das Versagen der Anti-Rotations-Laschen, die die Luftleitbleche an Ort und Stelle halten. Die Fehler verursachen, dass die Leitbleche sich abnutzen, abnutzen oder sogar vollständig abbrechen, was zu schweren Schäden an der Turbine führt. Um eine Wiederholung dieses Problems zu vermeiden, fertigt Sulzer Luftleitbleche mit größeren, robusteren Antirotationseigenschaften und kann die Verdrehsicherungsschlitze an der Turbine modifizieren, um sie aufzunehmen. Diese Arbeit kann bei demontiertem Rotor oder mit einer anderen Schallwandkonstruktion ausgeführt werden, die im Feld installiert werden kann.

Im Falle eines Fehlers am vorderen Ende des Kompressor-Durchgangsbolzens am 501F können schwere Schäden an der Maschine entstehen, die durch den Durchgang des freigesetzten Befestigungselements verursacht werden. Die Analyse der fehlerhaften Teile deutet darauf hin, dass das Problem höchstwahrscheinlich das Ergebnis der Belastung des letzten vollen Gewindes des Befestigungselements ist, kombiniert mit einer ungenügend belasteten Oberfläche zwischen dem Befestigungselement und der Nabe, um die Bewegung zu verringern. Dies ermöglicht, dass sich ein Riss am Ende des Bolzens während des Betriebs ausbreitet.

Um ein erneutes Auftreten dieses Problems zu vermeiden, hat Sulzer eine verbesserte vordere Kompressormutter entwickelt, die in ein Loch mit enger Bohrung im Rad eingelassen ist. Das erste vollständige Gewinde tritt innerhalb der neu gestalteten Mutter auf, und die Modifikation erhöht die Kontaktfläche zwischen der Mutter und dem Rad erheblich. Die neue Lösung wurde ausgiebig mit Finite-Elemente-Analyse getestet und validiert. Sulzer empfiehlt nun, dieses Upgrade bei allen überholten Turbinen durchzuführen.

Sulzer verfügt über umfangreiche Kapazitäten bei der Herstellung von Ersatzschaufeln und -schaufeln für Gas- und Dampfturbinen aller Arten. Darüber hinaus führt es regelmäßig Ursachenanalysen durch, um die Ursachen für vorzeitige Komponentenausfälle im Service zu ermitteln. Im 501F ist eine häufige Ursache für den Ausfall von Leitschaufeln auf Probleme mit dem Kühlluftstrom zurückzuführen. Dies kann zum Verlust des erforderlichen Luftdamms an der Vorderkante der Leitschaufel oder zu einer unzureichenden Strömung durch die zu der Hinterkante führenden Stiftlochkanäle führen.

Für Schaufeln, die auf diese und andere Weise beschädigt wurden, hat Sulzer mehrere fortschrittliche Reparaturverfahren entwickelt, die den Anwendern erhebliche wirtschaftliche Vorteile bieten. Anstatt den gesamten Flügel zu ersetzen, ermöglicht der "Coupon" -Reparaturprozess, dass der beschädigte Bereich des Flügels weggeschnitten und ein neuer Abschnitt an Ort und Stelle verlötet wird. Nach dem Schleifen, Prüfen und der Oberflächenbehandlung werden Kühllöcher in die Ersatzteile geschnitten und die Schaufel wieder in Betrieb genommen.

An anderen Stellen, wo die Inspektion zeigt, dass stark konturierte Teile einer Leitschaufel für die weitere Verwendung zu dünn geworden sind, kann ein Setzlötprozess verwendet werden, um zusätzliches Material hinzuzufügen. Dieser Prozess verlängert die Lebensdauer der Flügel und bietet eine kostengünstige Reparatur mit minimalen Ausfallzeiten.

Für umfassendere Umbauten kann Sulzer neue W501F-Rotorblattsätze herstellen, wobei die Stufen 1-12 aus Schmiedestücken und 13-16 aus Material mit Kompressorschaufelqualität hergestellt werden. Kunden können FD3- und FOD (Fremdkörperschäden) resistente Varianten nach Bedarf angeben.

Neben dem Reparaturprozess bietet Sulzer einen fortschrittlichen Beschichtungsservice, der Korrosionsschutz- und Wärmedämmschichten für Gasturbinenbauteile bietet. Unverzichtbar für eine lange Lebensdauer sind Schutzbeschichtungen, die von erfahrenen Anwendern sorgfältig auf dem neuesten Stand der Technik angebracht werden. Dieser Service wird durch jahrelange Forschung in der Beschichtungstechnologie unterstützt, die von Sulzer geleitet wurde.

Letztlich sind Betreiber von Gasturbinen und ihre Versicherer besorgt über die Lebenserwartung ihrer Rotoren. Es wird von Anwendern, unabhängigen Beratern und OEMs weitgehend akzeptiert, dass es am besten ist, Komponenten gründlich zu inspizieren, die Risiken zu bewerten und Maßnahmen zur Schadensbegrenzung zu ergreifen. Sulzer bietet eine umfassende Bewertungs- und Reparaturlösung unter einem Dach, die die Lebensdauer des Rotors verlängern und Ausfallzeiten minimieren kann.

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