Transcript Uszkodzenia i sposoby naprawy wirników turbinowych

TurboCare Sp. z o.o.
Uszkodzenia i sposoby naprawy wirników
turbinowych
Ryszard Opoka
Profilaktyka
Wirnik turbinowy - jako najbardziej odpowiedzialny element
turbiny narażony jest na zmienne warunki pracy wynikające z
ilości i jakości przepływającego czynnika, stanu obciążenia
turbiny, jakości regulacji, kondycji wewnętrznych elementów
przepływowych.
Zmienne warunki generują m/n: różnice temperatur elementów
stacjonarnych turbiny i wirnika, zmiany geometrii kształtu
wirnika, zmiany naprężeń wewnętrznych w określonych
miejscach wirnika.
Privileged & Confidential – Page 2
Kiedy ??????
Źródło
Źródło
Źródło
Privileged & Confidential – Page 3
Przyczyna
Skutek
Przyczyna
Skutek
Przyczyna
Skutek
Profilaktyka
Należy prowadzić badania diagnostyczne
turbin i ich wirników przy każdej sprzyjającej
temu okazji. Dlaczego?
Privileged & Confidential – Page 4
Profilaktyka
Badania diagnostyczne wirników
realizowane w ramach działań
profilaktycznych są tańsze od
najprostszej nawet naprawy po awarii.
Privileged & Confidential – Page 5
Awaria
Łopatki wirnika wraz z obrzeżem tarczy
wylądowały w kierownicy
Privileged & Confidential – Page 6
Awaria
Privileged & Confidential – Page 7
Awaria
Uszkodzenie palisady łopatkowej ostatniego stopnia po
urwaniu się łopatki.
Privileged & Confidential – Page 8
Źródło – Przyczyna – Skutek
ŹRÓDŁO
PRZYCZYNA
SKUTEK
Eksploatacyjne
Wydłużenia; zrzuty mocy itp.;
zatarcia powierzchniowe.-skrzywienie wirnika,
uszkodzenia układu przepływowego;
Konstrukcyjne
Kalkulacja ścieżki parowej,
drgania własne łopatek ,
obciążenia wrębów i
zamków;
pęknięcia zmęczeniowe łopatek, bandaża,
uszkodzenie tarcz w rejonie wrębów
łopatkowych;
Materiałowe
brak odporności materiału na
korozję naprężeniową, ilości
startów i odstawień wysoki
poziom naprężeń;
pęknięcia elementów wirnika w miejscach o
podwyższonym stanie naprężeń w środowisku
korozyjnym. pęknięcia zmęczeniowe;
Technologiczne
źle dobrane luzy i wciski na
połączeniach skurczowych;
podwyższony poziom drgań zależny od warunków
pracy wirnika;
Produkcyjne
Karby, podtoczenia, błędy
obróbki;
pęknięcia zmęczeniowe z widocznym
charakterystycznym przełomem;
Privileged & Confidential – Page 9
Okresowe kontrole i pomiary
Należy przestrzegać wyznaczonych
przedziałów czasowych między kontrolami, aby
znaleźć nawet niewielkie odchylenia od norm,
bądź wskazań wzorcowych typowych
parametrów określających stan turbiny.
Privileged & Confidential – Page 10
Stan czopa – temperatura łożyska
Kondycja czopa łożyskowego ma bezpośredni wpływ na
temp łożyska ujawnia się to podczas wybiegu maszyny
.
Privileged & Confidential – Page 11
Widoczne uszkodzenia Skutek – Przyczyna
Podczas remontów i
przeglądów w zaplanowanym
czasie wykonanie kontroli i
przebadanie wirników w celu
wykrycia uszkodzeń.
Określenie przyczyn ich
powstania. Wybór optymalnego
sposobu naprawy.
Privileged & Confidential – Page 12
Najczęstsze Uszkodzenia mechaniczne
1.Zatarcia osiowe i promieniowe;
2.Zagięcia mechaniczne łopatek, bandaży;
3.Złamania zmęczeniowe wskutek drgań;
4.Pęknięcia;
5.Oderwanie fragmentu wirnika;
6.Odłamanie, ukręcenie wału;
7.Skrzywienie wirnika;
8.Utrata luzów i wcisków na połączeniach skurczowych;
9.Deformacje powierzchni osadczych (Sprzęgła);
Privileged & Confidential – Page 13
Cel Naprawy
Usunięcie skutków uszkodzeń
wraz z zastosowaniem
rozwiązań eliminujących
przyczyny ich powstania .
Privileged & Confidential – Page 14
Zatarcia osiowe tarcz wirnika
Privileged & Confidential – Page 15
Efekt zatarcia osiowego
Deformacja tarczy wirnikowej będąca następstwem tarcia o
elementy stacjonarne układu przepływowego podczas pracy.
Obrzeże wraz z wrębem został o obcięte i odtworzone.
Privileged & Confidential – Page 16
Obcięcie tarczy poniżej otworów odciążających
Privileged & Confidential – Page 17
Zatarcia nitów nadbandażowych
Skrzywienie wirnika mieszczące się w określonym
zakresie bicia promieniowego korygujemy
przestawieniem osi wirnika i wykonaniem jego obróbki toczeniem. Proces kończy się wyważeniem wirnika.
Privileged & Confidential – Page 18
Zatarcie dławicy-skrzywienie wirnika
Privileged & Confidential – Page 19
Stanowisko do prostowania wirników
20
Privileged & Confidential – Page 20
Pełna kontrola prowadzonego procesu
Przewoźne stanowisko do
prostowania wirników.
Możliwość wykorzystania
w terenie.
21
Privileged & Confidential – Page 21
Odtworzenie wymiarów nominalnych
Naprawa umożliwiająca
zastosowanie oryginalnych
części zapasowych.
Privileged & Confidential – Page 22
Odtworzenie popękanej dławicy wału
Privileged & Confidential – Page 23
Ocena stanu
Privileged & Confidential – Page 24
Przygotowanie do napawania warstwy
Privileged & Confidential – Page 25
Uzupełnienie powierzchni warstwą napawaną
Privileged & Confidential – Page 26
Obróbka mechaniczna
Privileged & Confidential – Page 27
Pęknięcie obwodowe krzywego wirnika
Naprawa mająca na celu
wyeliminowanie spiętrzenia
naprężeń na powierzchni
zewnętrznej wału i
potwierdzenie, że wirnik
kwalifikuje się do
prostowania.
Privileged & Confidential – Page 28
Pęknięcie obwodowe wału
Zbadane, usunięte za pomocą obróbki maszynowej,
głębokość toczenia do zaniku pęknięcia - 3,50mm.
2015-04-10
Privileged & Confidential – Page 29
29
Pęknięcie obwodowe
Wirnik WP-SP turbiny 162MW GE
R O T O R D IM E N S IO N A L S H E E T ( m m )
6 3 97
6 3 74
Privileged & Confidential – Page 30
255
C R AC K PLAN E
4 8 93
M A X .B E N D P L A N E
852
2 0 23
2 6 10
Naprawa popękanych tarcz wirnikowych
Naprawa umożliwiająca
wykorzystanie oryginalnych
tarcz wirnikowych z
łopatkami zainstalowanymi w
tarczach. Zabezpiecza tarczę
przed rozerwaniem i skraca
czas montażu.
Privileged & Confidential – Page 31
Demontaż popękanych tarcz wirnikowych
Przykład naprawy mechanicznej
Privileged & Confidential – Page 32
OSTATNI DZWONEK
Wady dyskwalifikują możliwość ponownego montażu
tarczy bez naprawy.
Privileged & Confidential – Page 33
Tarcza po modernizacji z wewnętrznym pierścieniem
Nowy pierścień pośredni osadzony w oryginalnej,
roztoczonej tarczy wirnika NP..
Privileged & Confidential – Page 34
Long Shank
Naprawa umożliwiająca
wykorzystanie oryginalnej tarczy
wirnikowej.
Po odpowiedniej obróbce
mechanicznej.
Privileged & Confidential – Page 35
Pęknięcia eksploatacyjne usunięte frezowaniem
Privileged & Confidential – Page 36
Wybrane pęknięcie na dolnym zaczepie
Privileged & Confidential – Page 37
Uszkodzony wrąb na tarczy
Privileged & Confidential – Page 38
Obróbka mechaniczna wrębu do zaniku pęknięć
Zastosowana technika naprawy przy użyciu łopatek
o przedłużonej stopce.
Privileged & Confidential – Page 39
LONG SHANK- ŁOPATKI
Privileged & Confidential – Page 40
Zmiana kształtu wrębu
Naprawa połączona z modernizacją wrębu pozwalająca
na:
Zmniejszenie naprężeń w połączeniu łopatka tarcza
przez zwiększenie kontaktu na połączeniu.
Zwiększenie odporności na korozję naprężeniową
przez zastosowanie materiałów o zawartości Cr
powyżej 12%.
Privileged & Confidential – Page 41
Modernizacja polegająca na zmianie kształtu wrębów
Kształt wrębu tarczy pozwala zredukować obciążenie
połączenia łopatka – tarcza
Privileged & Confidential – Page 42
Wykonanie wrębu i montaż łopatek
Obróbka mechaniczna
wrębów w odbudowanych
tarczach
Privileged & Confidential – Page 43
Łopatkowanie
odbudowanych tarcz
wirnikowych.
Dospawanie końcówki wirnika
Naprawa ratująca wirnik i
pozwalająca na zastosowanie
oryginalnych części
zamiennych , eliminująca
źródło jakim była
niedoskonałość konstrukcji
Privileged & Confidential – Page 44
Odtworzenie końcówki wału
Privileged & Confidential – Page 45
Oderwana końcówka z wytrzaskami
Privileged & Confidential – Page 46
Obcięta stara i przyspawana nowa końcówka
Privileged & Confidential – Page 47
Zmodernizowana końcówka z integralną tarczą oporową
Privileged & Confidential – Page 48
Wyważanie
-Wysokoobrotowe
-Niskoobrotowe
-W łożyskach własnych
Privileged & Confidential – Page 49
Wyważanie wysokobrotowe
Privileged & Confidential – Page 50
Wyważanie niskoobrotowe
Stanowisko mobilne
Privileged & Confidential – Page 51
Deformacje powierzchni osadczych (sprzęgieł)
1.Tulejowanie zatoczki wewnętrznej w połączeniu
sprzęgłowym.
2.Spęczanie zatoczki zewnętrznej sprzęgła w celu
przygotowania naddatku materiałowego na
dopasowanie z zatoczką wewnętrzną.
3.Roztaczanie i honowanie otworów sprzęgłowych
4.Legalizacja powierzchni przylgowych pod łbami śrub i
nakrętek sprzęgłowych z zachowaniem prostopadłości
do osi otworów sprzęgłowych.
Privileged & Confidential – Page 52
Badania, kontrole, oceny
Wczesne wykrycie uszkodzeń wirnika
prowadzi do ograniczenia kosztów
poniesionych na naprawę.
Dziękuję
Privileged & Confidential – Page 53