TurboCare Sp. z o.o. Modernizacja układów przepływowych turbin parowych NC – wybrane aplikacje TC Krzysztof Kowalski Add date, & presenter’s name.

Prezentacja na temat: "TurboCare Sp. z o.o. Modernizacja układów przepływowych turbin parowych NC – wybrane aplikacje TC Krzysztof Kowalski Add date, & presenter’s name."— Zapis prezentacji:

1 TurboCare Sp. z o.o. Modernizacja układów przepływowych turbin parowych NC – wybrane aplikacje TC
Krzysztof Kowalski Add date, & presenter’s name

2 ulepszanie łopatek wirnikowych
łączne doświadczenie (TC+Delaval+Parsons+Westinghouse) w projektowaniu łopatek przekracza 175 lat i obejmuje zakres stosowanych prędkości obrotowych wirników od 1500 do obr./min niezawodność ulepszanych przez TC łopatek jest lepsza od oryginalnych rozwiązań konstrukcyjnych producenta turbiny TC dotychczas przeprojektował ponad 100 typów łopatek wirnikowych i jest liderem światowym w tej dziedzinie

3 technologia spawania wirników firmy TurboCare
unikalna technologia umożliwiająca zmianę konfiguracji układu przepływowego wirnika w celach naprawczo / modernizacyjnych tysiące udanych operacji spawania wirników w ciągu ostatnich 30 lat

4 historia projektu zakończonego sukcesem
Uszkodzenia 6 łopatek oraz dwa awaryjne odstawienia turbiny w ciągu 6 lat Historia problemu eksploatacyjnego rok wymuszone odstawienie turbiny rodzaj zdarzenia: uszkodzenie wrębu 2-go stopnia przyczyna awarii: korozja naprężeniowa podjęte działania: wymiana łopatek pierwszego, drugiego i trzeciego stopnia z powodu pęknięć i wżerów rok przegląd główny (odstawienie planowe) wykryte defekty: pęknięcia na wrębach pierwszego i piątego stopnia wirnika podjęte działania: wymiana łopatek; stopień 1- z powodu wżerów i pęknięć; stopień 5 - z powodu problemu zmęczenia materiału rok wymuszone odstawienie turbiny rodzaj zdarzenia: wypadnięcie łopatki trzeciego stopnia przyczyna awarii: zmęczenie materiału podjęte działania: odcięcie łopatek trzeciego stopnia przy podstawie – stopki łopatek pozostały na wirniku

5 historia projektu zakończonego sukcesem cd.
rozwiązanie problemu eksploatacyjnego przez TurboCare, to kompletne przeprojektowanie układu przepływowego Uzyskane efekty: bezawaryjna praca przez ostatnie 10 lat. moc wyjściowa o 5% większa od znamionowej moc wyjściowa o 10,5% większa niż przed modernizacją dobra opinia Klienta zbudowanego wynikami modernizacji cytuję: “TurboCare zaprojektował nowy układ przepływowy, pracujący przez 10 lat bez awarii i nie wymagający większej konserwacji. Od modernizacji turbozespół był dwa razy otwierany, w celu wykonania inspekcji. Zmodernizowany układ przepływowy wykazuje jedynie śladowe zużycie. Wymiana elementów uszczelnień międzystopniowych, to jedyna wymiana jaką dokonaliśmy od momentu modernizacji.” Tim Bingley-TG Fleet Mgr-Mid America/Pacific Corp łopatka 600mm

6 sprzęganie łopatek - efektywny sposób tłumienia drgań
znacząca poprawa efektywności tłumienie drgań łopatka wolno stojąca

7 przykłady pęknięć wywołanych korozją zmęczeniową
korozja zmęczeniowa pęknięcia stopki łopatki problematyczna wolno stojąca łopatka korozja zmęczeniowa pęknięcia wrębów

8 przykład modernizacji wrębu i łopatek
zmieniony materiał wrębu łopatkowego zawiera 12% Cr, co dwukrotnie polepszyło jego odporność na korozję zmęczeniową nowa obrobiona forma udoskonalonego wrębu łopatkowego zmieniona konstrukcja łopatki. Zasto-sowano łopatki tytanowe z bandażem w rezultacie osiągnięto 4-krotne zmniejszenie amplitudy drgań łopatek zmodernizowano 6 identycznych wirników, które zaliczyły dotychczas12 lat niezawodnej pracy napawanie wirnika celem utworzenia nowych wrębów

9 łopatki wirnikowe z przedłużonym trzonkiem
Klienci Lata eksploatacji APS Palo Verde 12 Amergen-Oyster Creek 12 Dominion-Millstone 10 Constellation Energy 10 Duke Moss Landing 9 Duke Moss Landing 6 APS Four Corners 4 TVA Paradise 3 Reliant Energy 6 Ameren 4

10 łopatka L-0 typu ND 37/41 stwierdzony problem eksploatacyjny, to pękanie wrębów łopatkowych i łopatek, a jego przyczyna (wg oceny OEM), to korozja zmęczeniowa

11 łopatka L-0 typu ND 37/41 cd. zalecenia OEM: dodatkowe inspekcje i badania materiałowe krytycznych węzłów konstrukcyjnych usuwanie pęknięć na wrębach (frezowanie) przed osiągnięciem wielkości krytycznej problemy użytkownika turbiny: zwiększone ryzyko eksploatacyjne a w konsekwencji, ograniczenie dyspozycyjności maszyny (dodatkowe, wynikające z zaleceń OEM postoje inspekcyjne.

12 analiza metodą elementów skończonych łopatki ND 37
wniosek: łopatka jest dobrze odstrojona od rezonansu, jednak może się to zmienić w wyniku erozyjnego i korozyjnego procesu jej zużycia Korozja zmęczeniowa może, w tym przypadku, nie być przyczyną pękania, może ono być wywołane korozją naprężeniową.

13 koncepcja przebudowy stopnia L- 0 z łopatkami typu ND37/41
Należy stoczyć dotychczasowy wrąb łopatkowy L-0 (około 100mm promieniowo) oraz odbudować go (przez napawanie) na bazie udoskonalonego materiału o zawartości 12% chromu, co zdecydowanie zwiększy jego odporności na pękanie, zarówno wg scenariusza korozji zmęczeniowej jak i korozji naprężeniowej

14 koncepcja przebudowy stopnia L- 0 cd.
należy odstąpić od łopatek wolno-stojących i zastosować łopatki z elementami tłumiącymi (snubbers), co pozwoli na: odstrojenie łopatek od rezonansu w szerszym zakresie obciążeń turbiny i zużycia erozyjnego ograniczenie reakcji dynamicznej nowej łopatki na siły wymuszające o 1/3 w stosunku do starej łopatki wolno stojącej ograniczenie wymuszeń zmęczeniowych, a w konsekwencji zwiększenie niezawodności zarówno łopatki jak i wrębów łopatkowych.

15 koncepcja przebudowy stopnia L- 0 cd.
w przypadku intensywnego zużycia erozyjnego należy zastosować stelitowe osłony na krawędziach natarcia łopatek należy przekonstruować stopkę łopatki w kierunku redukcji naprężeń oraz wprowadzić ujemne naprężenia na jej powierzchni poprzez śrutowanie należy laserowo utwardzić łopatki lub zmienić ich materiał, w celu zwiększenia odporności na erozję

16 łopatka L-0 o podwyższonej odporności na erozję
łopatka TurboCare z osłoną erozyjną typu EBW Zalety: inconelowy bufor między stelitem a materiałem rodzimym łopatki strefa wpływu ciepła poza obszarem maksymalnych naprężeń wysoka podatność na badania UD

17 przykład modernizacji kompletnego KNC
Oryginalny KNC turbiny ZAMECH 13K215

18 kompletna modernizacja KNC
18

19 porównanie KNC przed i po modernizacji

20 odkuwka wału wirnika KNC
Odkuwka wykonana została z materiału 27NiCrMoV15 6 Zalety: wyższa wytrzymałość na kruche pękanie wyższa odporność na korozję naprężeniową

21 obróbka mechaniczna wirnika

22 zmodernizowane łopatki wirnikowe
II III 22

23 nowy wirnik KNC 23

24 inne zmiany konstrukcyjne na KNC
łożyska tuleje rozprężne lewar wylot dławnice korpus zewn. 24

25 stacjonarne elementy układu przepływowego KNC
produkcja kierownic w polskim warsztacie TurboCare 25

26 poprawa efektywności KNC
gwarantowana sprawność wewnętrzna KNC > 85% obniżenie j.z.c. przez turbozespół > 300 kJ/kWh ~300 kJ/kWh 26

27 poprawa efektywności KNC
zarejestrowana sprawność wewnętrzna zmodernizowanej turbiny NP = 89,0% 27

28 łopatki stopnia L-0 śladowa erozja krawędzi natarcia po 50.000 EOH
28

29 zalety prezentowanego projektu modernizacyjnego KNC
Zalety projektu TurboCare na tle konkurencji: minimalny zakres interwencji w dotychczasową konstrukcję OEM najlżejszy wirnik NC < 45 ton najwyższa niezawodność / dyspozycyjność wysoka, nie zmieniająca się w długim okresie eksploatacji, sprawność wewnętrzna KNC 29

30 Original Manufacturer
lista referencyjna modernizacje KNC turbiny ZAMECH 13K215 wykonane w Polsce IT CUSTOMER UNIT # Original Manufacturer IMPLEMENTATION DATE 1. Rybnik 4 ZAMECH 1995 2. 7 1996 3. 8 1997 4. 1 5. Jaworzno 5 6. Kozienice 7. 2 1998 8. 6 1999 9. 3 10. 2000 11. Ostroleka 12. 2002 TOTAL: 12 LP MODERNIZATIONS PERFORMED

31 Dziękuję za Państwa uwagę!