TurboCare Sp. z o.o.

Techniczne aspekty modernizacji układów łopatkowych turbin parowych oraz przykłady ich zastosowań Radosław Wiśniewski

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) Privileged & Confidential – Page 2

Organizacja działu inżynierii turbin parowych

Wice Prezydent, Inżynieria Turbin Parowych W Catlow

Główny Kierownik Techniczny B Gans Dyrektor ds. Sprężarek Fritz DeJong Dyrektor Projekty i Inżynieria Zakładów Serwisowych C Mahon Dyrektor Inżynieria Turbin Parowych Wroclaw Ryszard Opoka Dyrektor ds.. Aplikacji Rozwiązań Inżynierskich Konwersje Modyfikacje oraz Udoskonalenia R Beck Kierownik Techniczny Calgary Ray Gibbs Dyrektor Integracja Technologii Turbin Parowych Tom Smith Dyrektor Projekty Specjalne na Europę Krzysztof Dudzinski Dyrektor Inżynieria Serwisu Turbin Parowych Europa/Środkowy Wschód (Wakat) Dyrektor Inżynieria Serwisu Turbin Parowych Region 5 (Wakat) C Mahon Act Inżynierowie Projektanci Inżynierowie Serwisowi w obu Amerykach Aplikacja Rozwiązań Inżynierskich Europa (wakat) oraz Daleki Wschód (wakat) Dyrektor Projektowanie Turbin Parowych Richard Olivier Privileged & Confidential – Page 3

Organizacja działu inżynierii produkcji turbin parowych

Wice Prezydent, Inżynieria Turbin Parowych

W Catlow Kierownik Inżynierii (projektowania) Produktów Houston T Britton Kierownik Inżynierii (projektowania) Produktów Chicopee E Sulda Kierownik Inżynierii (projektowania) Produktów Manchester R Hallowell 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.

Privileged & Confidential – Page 4

Modernizacja części WP turbozespołu 13K215

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 Modernizacja uszczelnień dławnicowych, międzystopniowych i nadbandażowych Modernizacji tarcz kierowniczych oraz segmentów dyszowych stopnia regulacyjnego Modernizacja łopatek wirnikowych Privileged & Confidential – Page 5

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.

Privileged & Confidential – Page 6

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.

Privileged & Confidential – Page 7

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 Przed Po Badania metalograficzne Przed. Widoczne węgliki skoagulowane, często w łańcuchach na granicy ziaren Privileged & Confidential – Page 8 Po. Perlit płytkowy. Widoczny brak węglików na granicy ziaren

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 SC 1 - CH 2 50-60 o 50-60 o SC 1 - CH 1 45 o SC 2 - CH 2 45 o SC 2 - CH 1 SC 2 - CH 3 40 - 200 mm SC 1 - CH 3 2.5 - 45 mm Badania nieniszczące otworu centralnego RBE Privileged & Confidential – Page 9

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.

Privileged & Confidential – Page 10

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.

Privileged & Confidential – Page 11 Przykład pierścieni antywirowych TurboCare. Dla każdej aplikacji uszczelnień SMART® wykonywana jest analiza stabilności pracy maszyny. W przypadku wystąpienia takiej potrzeby stosowane są pierścienie antywirowe.

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.

Privileged & Confidential – Page 12

Uszczelnienia SMART

® Modernizacja uszczelnień międzystopniowych i nadbandażowych Pierścień antywirowy Szczotka cofającego się uszczelnienia międzystopniowego Szczotka uszczelnienia nadbandażowego Zmodernizowane uszczelnienia międzystopniowe i nadbandażowe części WP Privileged & Confidential – Page 13

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 Privileged & Confidential – Page 14

Łopatki TurboCare

Zaawansowane aerodynamicznie łopatki stacjonarne i wirnikowe TurboCare projektowane są z wykorzystaniem sprawdzonych technik i narzędzi projektowych Privileged & Confidential – Page 15

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) Privileged & Confidential – Page 16

Efekty modernizacji części WP

Efekty modernizacji: Zwiększenie żywotności części WP o dodatkowe 80-100 tyś. godzin Stan dynamiczny

Rodzaj drgań

Drgania bezwzględne, mm/s Drgania względne, μm X Y L P

Łożysko nr 1 Łożysko nr 2

0.7

0.5

39 48 0.8

0.6

56 34 Gwarantowane osiągi termodynamiczne Wzrost mocy elektrycznej turbozespołu wynikający z modernizacji części WP Obniżenie jednostkowego zużycia ciepła wynikające z modernizacji części WP

> 3MWe > 100kJ/kWh

Privileged & Confidential – Page 17