TurboCare Sp. z o.o. Techniczne aspekty modernizacji układów łopatkowych turbin parowych oraz przykłady ich zastosowań

1. TurboCare Sp. z o.o. Techniczne aspekty modernizacji układów łopatkowych turbin parowych oraz przykłady ich zastosowań Radosław Wiśniewski

2. Technologia TurboCare modernizacji turbin parowych Projektowanie turbin parowych oraz rozwój nowych produktów • Projekty modernizacyjne • Modernizacje układu przepływowego w celu optymalizacji procesu • Modernizacje w celu poprawy osiągów termodynamicznych oraz niezawodności • Modernizacja systemów sterowania • Modernizacje mające na celu uzyskanie zwiększonej niezawodności • Przeprojektowano ponad 100 typów łopatek celem zwiększenia niezawodności • Rozwiązywanie problemów eksploatacyjnych • Prace naukowo-badawcze • Udoskonalenia łopatek, technologie uszczelnień i spawalnicze • Nowe geotermalne turbiny parowe Wsparcie techniczne jednostek serwisowych oraz operacji produkcyjnych • Procesy i procedury remontowe • Opracowywanie złożonych planów remontowych • Inżynieria odwrotna • Rysunki produkcyjne (wykonawcze)

3. Organizacja działu inżynierii turbin parowych

4. Organizacja działu inżynierii produkcji turbin parowych • Ogólna organizacja działu inżynierii • Około 75 osób • Średnie doświadczenie wyższego kierownictwa technicznego (około 25osób)—30 lat W przeciwieństwie do producentów turbin parowych, firma TurboCare jest całkowicie skupiona na działalności dotyczącej modernizacji oraz remontów. Nieustannie uczymy się na błędach innych firm.

5. Modernizacja części WP turbozespołu 13K215 Modernizacja uszczelnień dławnicowych, międzystopniowych i nadbandażowych Modernizacji tarcz kierowniczych oraz segmentów dyszowych stopnia regulacyjnego Modernizacja łopatek wirnikowych • Cele modernizacji • Zwiększenie żywotności o 80 - 100 tyś. godzin • Zwiększenie sprawności części WP Zwiększenie maksymalnej mocy turbozespołu Zmniejszenie jednostkowego zużycia ciepła Zmniejszenie emisji zanieczyszczeń atmosfery Zakres modernizacji

6. Korpus części WP Badania i naprawy Głębokość pęknięcia mm [% grubości ścianki] Pęknięcie przed naprawą Pęknięcie po naprawie 20 [N/A] 35 [15%] 30 [25%] Przykłady uszkodzeń korpusu części WP zakwalifikowanych do naprawy spawalniczej oraz przykład technologii spawalniczej TurboCare. Wszystkie prace spawalnicze wykonywane są zgodnie z posiadanymi certyfikatami jakości.

7. Korpus części WP Rewitalizacja Korpusy WP (wewnętrzny i zewnętrzny) podczas przeprowadzania procesu ich rewitalizacji. Widoczne przewody termopar służących do precyzyjnej kontroli temperatury zgodnie z opracowaną wcześniej technologią rewitalizacji TurboCare. Etap przyspieszonego studzenia korpusów.

8. Korpus części WP • Rezultaty rewitalizacji • Udarność przed rewitalizacją 1.9 daJ/cm2 • Udarność po rewitalizacji 4.8 daJ/cm2 • Przełomy próbek udarnościowych przed i po rewitalizacji • Badania metalograficzne Przed Po Przed. Widoczne węgliki skoagulowane, często w łańcuchach na granicy ziaren Po. Perlit płytkowy. Widoczny brak węglików na granicy ziaren

9. Wirnik części WP • Badania istniejącego wirnika części WP • Badania nieniszczące otworu centralnego RBE (ang. Rotor Bore Examination) • Badania magnetyczno-proszkowe 100% wrębów tarcz wirnikowych • Badania magnetyczno-proszkowe 100% powierzchni wirnika Badania nieniszczące otworu centralnego RBE

10. Ocena żywotności • Ocena żywotności elementów części WP • Analiza historii eksploatacji • Analiza wyników badań niszczących i nieniszczących • Teoretyczne obliczenia żywotności • Rekomendacje dotyczące dalszej eksploatacji Analiza wytrzymałościowa metodą elementów skończonych. Naprężenia zredukowane wg Hubera-Misesa.

11. Uszczelnienia SMART® • Modernizacja uszczelnień części WP • Cofające się uszczelnienia dławnicowe • Cofające się, szczotkowe uszczelnienia międzystopniowe (stopnie 2-12) • Szczotkowe uszczelnienia nad bandażowe (stopnie 2-12) Przykład cofającego się pierścienia uszczelniającego TurboCare. Sprężyny na obwodzie pierścieni uszczelniających zapewniają zwiększony luz podczas krytycznych okresów uruchomień i odstawień turbiny. Po zamknięciu się pierścieni uszczelniających pracują one ze zmniejszonym, optymalnym luzem podczas normalnej eksploatacji. Przykład cofającego się pierścienia uszczelniającego TurboCare ze szczotką. Dzięki unikalnej konstrukcji szczotki, po zamknięciu się pierścieni uszczelniających, uzyskiwany jest „zerowy” luz dający trwały, znaczący wzrost sprawności wewnętrznej turbiny. Przykład uszczelnienia nadbandażowego TurboCare ze szczotką. Konstrukcja szczotki umożliwia kompensację jej ewentualnych kontaktów z wirnikiem podczas krytycznych okresów uruchomień i odstawień turbiny. Zmniejszony luz podczas normalnej eksploatacji prowadzi do znaczącego, trwałego polepszenia osiągów turbiny. Przykład pierścieni antywirowych TurboCare. Dla każdej aplikacji uszczelnień SMART® wykonywana jest analiza stabilności pracy maszyny. W przypadku wystąpienia takiej potrzeby stosowane są pierścienie antywirowe.

12. Uszczelnienia SMART® • Modernizacja uszczelnień dławnicowych Cofające się pierścienie uszczelniające TurboCare zainstalowane na dławnicy części WP. W porównaniu z oryginalnym rozwiązaniem konstrukcyjnym zmniejszono liczbę pierścieni uszczelniających oraz zredukowano luz w stanie zamkniętym.

13. Uszczelnienia SMART® • Modernizacja uszczelnień międzystopniowych i nadbandażowych Szczotka cofającego się uszczelnienia międzystopniowego Szczotka uszczelnienia nadbandażowego Pierścień antywirowy Zmodernizowane uszczelnienia międzystopniowe i nadbandażowe części WP

14. Łopatki wirnikowe części WP • Modernizacja wirnika • Nowe, zmodernizowane łopatki wirnikowe stopni 1-12 • Szczegółowe analizy mechaniczne i cieplno-przepływowe • Poprawa osiągów, wzrost sprawności i mocy wewnętrznej stopni • Wydłużenie żywotności wirnika

15. Łopatki TurboCare Zaawansowane aerodynamicznie łopatki stacjonarne i wirnikowe TurboCare projektowane są z wykorzystaniem sprawdzonych technik i narzędzi projektowych

16. Łopatki stacjonarne części WP • Modernizacja tarcz kierowniczych i segmentów dyszowych • Nowe, zmodernizowane tarcze kierownicze stopni 2-12 • Nowe, zmodernizowane segmenty dyszowe stopnia regulacyjnego • Poprawa osiągów, wzrost sprawności i mocy wewnętrznej stopni • Wysoka dokładność wykonania w technologii spawania wiązką elektów EBW (ang. Electron Beam Welding)

17. Efekty modernizacji części WP • Efekty modernizacji: • Zwiększenie żywotności części WP o dodatkowe 80-100 tyś. godzin • Stan dynamiczny • Gwarantowane osiągi termodynamiczne