Metody stosowane przez TC w celu podniesienia sprawności, mocy oraz niezawodności działania turbin parowych

Typowe przyczyny pogorszenia sprawności turbin parowych „Ponad 40% wszystkich wykrytych strat sprawności w typowej dużej turbinie parowej to efekt utraty kontroli nad wielkością luzów nominalnych”. P. Schofield, “Steam Turbine Sustained Efficiency” Erozja łopatek wirnikowych Chropowatość łopatek wirnikowych Przecieki Chropowatość na uszczelnieniach pow. dysz Erozja dysz 44% Osady Skutki naprawy dysz

W teoretycznym stopniu akcyjnym 100% spadek ciśnienia zachodzi na kierownicy W rzeczywistym, 5-10% spadku ciśnienia ma miejsce również na stopniu wirującym Na stopniu reakcyjnym spadki ciśnień na kierownicy i stopniu wirującym to mniej więcej 50-50%

Podczas pracy turbiny wirnik ulega deformacjom Podczas pracy turbiny wirnik ulega deformacjom. Wpływ ciepła od wywołanych tam przytarć pogłębia jego deformację W miejscach przytarć dochodzi do postępującego niszczenia uszczelnień co obniża sprawność operacyjną turbiny. Przytarcia i wywołane tym deformacje wirnika komplikują rozruch i odstawianie turbiny.

Skrzywienie wirnika na skutek przytarć

Odkształcenia połówki kierownicy wynikające z gradientów cieplnych x x d

uszczelnienia cofające się Zaawansowane systemy uszczelnień uszczelnienia cofające się uszczelnienia nadbandażowe uszczelnienie rurociągu zasilającego Optymalizacja pracy turbin parowych

Zmodernizowane labiryntowe uszczelnienia wału firmy TurboCare Konwencjonalne uszczelnienie labiryntowe .150”/ 3.81 mm Open Clearance

Przekrój uszczelnienia cofającego się Wycięcie od strony wyższego ciśnienie Sprężyna Luz ~ 3,8 mm Luz 0,3 – 0,63 mm Uszczelnienie otwarte Uszczelnienie zamknięte - duży luz przy wzroście i spadku obrotów wirnika - mały luz przy obrotach znamionowych.

Zamykanie uszczelnień

Charakterystyka drgań podczas rozruchu turbiny

Montaż uszczelnień cofających się

Jakie uszczelnienie jest najlepsze ?

Uszczelnienia cofające się szczoteczkowe

Wyniki testów zużycia uszczelnień szczotkowych Gdy uszczelnienie szczotkowe poddawane jest niedużym siłom uginającym przez długi okres czasu ich zużycie jest minimalne Gdy poddawane jest przez dłuższe okresy czasu dużym siłom uginającym – ich zużycie jest znaczne Element szczoteczkowy na części WP może być zastosowany do wartości różnicy ciśnień 300 psi (~ 2,0 MPa)

Uszczelnienie cofające się Zalety zastosowania Uszczelnienie cofające się Długotrwałe zachowanie luzu konstrukcyjnego Ulepszenia projektowe wynikające z zastosowania uszczelnień szczotkowych Redukcja luzu konstrukcyjnego Elastyczność uszczelnienia „Zerowy” luz uszczelnienia

Żadne inne uszczelnienie tego nie potrafi ! Elastyczność segmentu szczoteczkowego pozwala dopasowywać się do zadanej wartości luzu po każdym, ewentualnym przytarciu wirnika Żadne inne uszczelnienie tego nie potrafi !

uszczelnienie szczotkowe po 7 latach użytkowania

Korzyść dodatkowa Szacowana korzyść dodatkowa wynikająca z zastosowania uszczelnień cofających się i szczotkowych Redukcja luzu roboczego do “ZERO” Turbina 200 MW 4695 KW (około) 146.15 Btu/kwhr Oszczędność paliwa: $391,870.00/rok Wzrost produkcji energii: $699,179.00/rok Całkowity zysk: $1,091,049.00/rok

Podsumowanie z dotychczasowych zastosowań uszczelnień cofających się Zainstalowane na blokach od 10 do 1300 MW 1-2% poprawa jednostkowego zużycia ciepła 2-3% zwiększenie mocy wyjściowej Ponad 600 zastosowań na całym świecie Około 15 lat zastosowań eksploatacyjnych Setki przeprowadzonych inspekcji turbin ponownie dopuściły uszczelnienia do ruchu

USZCZELNIENIA SZCZOTKOWE NADBANDAŻOWE

Koncepcja uszczelnień szczotkowych Płytka czołowa Przepływ pary Uszczelnienie Płytka tylna Wysokość szczeliny Materiał włosia w szczotce - Haynes 25 Materiał płytki mocującej - 300 or 400 nierdzewna

Efekt z zastosowania uszcz. szczotkowych nadbandażowych Uszczelnienie takie: Redukuje wartość luzu z typowego .080”(2.03mm) do .010”(0.25mm) Nadmiarowy luz o wartości 1 mm to średnio 5 kW utraty mocy

rurociągu zasilającego turbinę Uszczelnienie rurociągu zasilającego turbinę

Łatwość instalacji & Odporność na utlenianie Nowoczesne rozwiązanie o wysokiej skuteczności stosowane na dolocie pary do turbiny Konfiguracja „na zimno” Konfiguracja w warunkach roboczych Łatwość instalacji & Odporność na utlenianie

uszczelnienie rurociągu Typowe korzyści z zastosowania zmodernizowanych uszczelnień: Międzystopniowe 1%-2% na j. zużycia ciepła 2%-3% na mocy Nadbandażowe 0,5 % - 1% na j. zużycia ciepła 1%-2% na mocy uszczelnienie rurociągu ½% - 1% na j. zużycia ciepła Sumarycznie: 2% - 4% na j. zużycia ciepła 4% - 7% na mocy

Moc turbiny/ilość bloków Rok uruchomienia turbiny Zastosowanie uszcz. cofających się / szczotkowych w elektrowniach w Korei Firma Nazwa elektrowni Moc turbiny/ilość bloków Producent turbiny Rok uruchomienia turbiny Philippine Malaya 350MW × 1unit Hitachi 1979 KOMIPO Poryung Seocheon 500MW × 6unit 200MW × 2unit GE 1983~1994 1983 KOSPO Hadong 1997~2001 KOWEPO Taean Pyungtaek Seoincheon 350MW × 4unit 83MW × 1unit WH, GE 1995~2002 1980~1983 1992 KEWESPO Honam Donghae Dangjin 250MW × 2unit 500MW × 4unit Alsthom 1972 1998~1999 1999~2001

Turbina f-my Mitsubishi 100 MW Dodanie 20 rzędów uszczelnień cofających się 1.62 MW zysku mocy 104.20 BTU/KWHR sprawności cieplnej $147,872.00 szacowanych rocznych oszczędności na paliwie $255,441.00 rocznego zysku z przyrostu mocy $403,313.00 Całkowitego Rocznego Zysku

Turbina f-my Toshiba 75 MW Dodanie 16 rzędów uszczelnień cofających się 1.02 MW zysku mocy 98.24 BTU/KWHR poprawy sprawności cieplnej $98,751.00 rocznych szacowanych oszczędności na paliwie $178,704.00 rocznego zysku z podniesienia mocy $277,455.00 Całkowitego Rocznego Zysku

Informacje niezbędne przy projektowaniu i produkcji Przekrój osiowy bloku Bilans cieplny Rysunki złożeniowe z podanymi wartościami luzów Wymiary wirnika Zmiana ciśnienia pary na 1 st. w odniesieniu do charakterystyki dławienia zaworu regulacyjnego Wartości rzeczywiste luzów osiowych pomierzone podczas ostatniego remontu Rysunki pierścieni uszczelniających Kierunek obrotów wału

Dziękuje Państwu za Uwagę