Konserwacja turbin parowych: łopatki, łożyska i aparat regulacyjny

Konserwacja turbin parowych: łopatki, łożyska i regulacja to zdyscyplinowana opieka nad ruchem obrotowym i nieruchomą ścieżką pary, układem łożysk i oleju smarnego, uszczelnieniami wału oraz układami regulacji i ochrony, które utrzymują turbinę parową wydajną, stabilną i bezpieczną. Ten artykuł obejmuje istotne tryby uszkodzeń, kontrole które je wykrywają oraz monitoring, który zamienia katastrofalne wyłączenie awaryjne w zaplanowany postój.

Ścieżka pary: łopatki, dysze i osady

Łopatki i nieruchome dysze przekształcają energię cieplną w pracę wału i ulegają zużyciu w przewidywalny sposób. W przegrzanych stopniach wysokiego ciśnienia przeciwnikiem są osadzanie się zanieczyszczeń i erozja przez cząstki stałe.

Przenoszenie z kotła krzemionki, soli sodu i soli miedzi powoduje osadzanie się na powierzchniach łopatek, szorstkując profil i zwężając przekrój przepływu, co podnosi ciśnienia stopniowe i obniża sprawność.

Erozja przez cząstki stałe pochodzi od twardych tlenków żelaza złuszczających się z rur przegrzewacza i ponownego przegrzewacza, które uderzają w krawędzie natarcia pierwszych stopni wysokoprężnych i stopni dogrzewania.

W mokrych stopniach niskiego ciśnienia mechanizm się zmienia. Gdy rozszerzanie przechodzi do obszaru dwufazowego, para nukleuje do drobnych kropelek, które koagulują się na powierzchniach nieruchomych i są wyrzucane na ruchome łopatki.

Ta erozja wilgociowa atakuje krawędzie natarcia ostatnich rzędów LP, dlatego te łopatki mają przylutowane osłony ze Stellite lub krawędzie hartowane ogniowo oraz dlaczego odprowadzanie wilgoci i wydrążone dysze są istotne. Podczas postojów kontrolować należy ścieńczenie krawędzi, kolor i grubość osadów, pęknięcia krawędzi spływu oraz wszelkie oznaki pękania korozyjno-naprężeniowego w korzeniach łopatek i wpustach tarcz.

Wirnik, łożyska panewkowe i łożysko oporowe

Wirnik osadzony jest na hydrodynamicznych łożyskach panewkowych, zwykle typu tilting-pad lub o wykładzinie białometalowej w kształcie elipsy, a jego pozycja osiowa jest ustalona przez łożysko oporowe, które przejmuje wynikowe obciążenie parowe. Stan łożysk odczytuje się ciągle na podstawie temperatury filmu olejowego i drgań wału.

Wzrastająca temperatura białometalu, przesunięcie orbity drgań lub odpryski białometalu na korku magnetycznym wskazują na problemy. Łożyska oporowe zasługują na szczególną uwagę, ponieważ utrata położenia oporowego pozwala wirnikowi przesunąć się osiowo w kierunku nieruchomego uzbrojenia, szybka droga do zniszczenia ścieżki parowej. Trenduj jednocześnie temperatury padów aktywnych i nieaktywnych oraz sondę położenia osiowego.

Wyosiowanie i luki wpływają na żywotność łożysk. Niewyrównanie sprzęgła objawia się silnymi drganiami przy 2x prędkości obrotowej, natomiast niewyważenie przy 1x. Porównaj nasilenie z strefami nasilenia drgań ISO 10816-3 zanim zdecydujesz o dalszej pracy, obserwacji lub zatrzymaniu.

Uszczelnienia wału i kontrola luzów

Turbiny parowe uszczelniają wał w miejscach przejścia przez obudowę za pomocą bezkontaktowych listew uszczelniających typu labiryntowego. Te ostrzowe zęby dławią przeciek poprzez serię małych szczelin zamiast ocierać się o wał. Tarcia wynikające z przejściowych różnic rozszerzalności otwierają luki, powodując wzrost przecieku przy dławnicy, obciążenia skraplacza pary przez dławnicę i spadek sprawności stopni.

Podczas remontu mierzyć należy szczeliny promieniowe i osiowe w odniesieniu do rysunku producenta, szukać zatarć lub podwiniętych zębów oraz ponownie uszczelnić lub wymienić zużyte listwy. Pakowanie międzystopniowe zachowuje się podobnie, zużyte uszczelnienia międzystopniowe cicho odbierają kilku stopniom spadek entalpii.

Regulacja, zawory dopływowe i ochrona przed nadprędkością

Regulator i zawory doprowadzające parę kontrolują prędkość i obciążenie oraz tworzą pierwszą linię obrony przed nadmierną prędkością. Główne zawory odcinające i regulacyjne, a w jednostkach z dogrzewaniem, zawory odcinające dogrzewania i zawory pośredniczące, muszą wykonywać pełny skok i szybko się zamykać przy wyłączeniu awaryjnym.

Ponieważ awaria przy pełnym obciążeniu może popchnąć dużą turbinę w kierunku niszczącej nadprędkości, zawory te ćwiczy się poprzez częściowy skok podczas pracy i pełny skok podczas postojów. Testuj elektroniczny lub mechaniczny układ wyłączania nadprędkości, awaryjne zawory odcinające i reakcję serwosterowania przy każdym poważnym remoncie oraz weryfikuj informację zwrotną o pozycji zaworów względem żądania.

Układ olejowy

Czysty, chłodny i prawidłowo przygotowany olej jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na żywotność łożysk i regulatora. Zanieczyszczenia i przedostanie się wody niszczą film olejowy i korodują białometal, natomiast osady powstałe wskutek utleniania skleją trzpienie zaworów i zatkają przelotki. Utrzymuj zbiornik, chłodnice, filtry oraz pomocnicze i awaryjne pompy olejowe, i potwierdź automatyczne załączenie pompy awaryjnej przy niskim ciśnieniu w kolektorze. Monitoruj stan oleju względem celu i reaguj zanim zostaną osiągnięte limity.

Monitoring drgań i diagnostyka

Duże turbiny mają czujniki zbliżeniowe przy każdym łożysku oraz keyphasor i czujniki położenia osiowego, zasilające ciągły system ochrony i diagnostyki. Zawartość częstotliwościowa lokalizuje usterkę: 1x dla niewyważenia, 2x dla niewyrównania lub pękniętego wału, pod-synchroniczne dla wiru olejowego i biczowania oraz częstotliwość przejścia łopat dla problemów ścieżki parowej.

Obserwuj wykresy Bode podczas rozruchu i wybiegu, aby zobaczyć przejście przez prędkości krytyczne, i utrzymuj powtarzalność reakcji na wyważenie. Ta sama dyscyplina ma zastosowanie do maszyn spalających, a porównanie w konserwacji turbin gazowych jest użytecznym odniesieniem dla myślenia o dynamice wirnika i sekcji gorącej.

Komponent, dominujący tryb awarii i kontrola

Osady i powiększone luki rzadko ogłaszają się jako awaria. Pojawiają się najpierw jako powolny, kosztowny spadek sprawności (wzrost zużycia paliwa/wskaźnika cieplnego). Platforma utrzymaniowa taka jak Fabrico może zaplanować te inspekcje, przechowywać rekordy luzów i trendować dane łożyskowe oraz olejowe, tak by degradacja była wykrywana wcześnie. Zarezerwuj demo Fabrico, aby zobaczyć, jak historia inspekcji i monitoringu łączy się w całość.

Najczęściej zadawane pytania

Jak często należy przeprowadzać remont turbiny parowej?

Postępuj zgodnie z interwałem i danymi warunków producenta, a nie z sztywnym kalendarzem. Drobne inspekcje są powszechne co roku, a gruntowny remont ścieżki parowej zwykle co cztery do sześciu lat lub według zgromadzonych godzin pracy, przyspieszany gdy trendy drgań, sprawności lub łożysk tego wymagają. Jednostki wyposażone w rozbudowany monitoring stanu często wydłużają ten odstęp.

Co powoduje spadek sprawności między remontami?

Przede wszystkim osady w ścieżce pary, erozja krawędzi łopatek i powiększone luzy uszczelnień przy dławnicach i pakowaniu międzystopniowym. Każdy z tych czynników zwiększa przecieki lub szorstkuje profil, przez co stopnie wykonują mniej pracy. Wzrastające ciśnienia stopniowe i rosnący wskaźnik cieplny to wczesne sygnały.

Dlaczego monitoring łożyska oporowego jest tak ważny?

Łożysko oporowe ustala pozycję osiową wirnika względem obciążenia parowego. Jeśli zawiedzie lub ulegnie przeciążeniu, wirnik przesunie się osiowo, a obracające się łopatki mogą zetknąć się z elementami nieruchomymi, powodując szybkie i poważne uszkodzenia ścieżki pary. Ciągły monitoring temperatury płyt i położenia osiowego daje najwcześniejsze ostrzeżenie.

Czym jest erozja wilgoci i gdzie się pojawia?

W mokrych stopniach niskiego ciśnienia skondensowane krople wody są wyrzucane na ruchome łopatki i wycierają ich krawędzie natarcia. Koncentruje się to na ostatnich rzędach LP, dlatego te łopatki mają krawędzie hartowane lub przylutowane osłony ze Stellite oraz skuteczne odprowadzanie wilgoci.