Metody stosowane przez TC w celu podniesienia sprawności, mocy oraz

niezawodności działania turbin parowych

Skutki naprawy dysz

Osady

Erozja dysz

Chropowatośćpow. dysz

Chropowatość łopatek wirnikowych Przecieki

na uszczelnieniach

44%

Erozja łopatekwirnikowych

Typowe przyczyny pogorszenia sprawności turbin parowych

„Ponad 40% wszystkich wykrytych strat sprawności w typowej dużej turbinie parowej to efekt utraty kontroli nad wielkością luzów nominalnych”.

P. Schofield, “Steam Turbine Sustained Efficiency”

W teoretycznym stopniu akcyjnym 100% spadek ciśnienia zachodzi na kierownicy

W rzeczywistym, 5-10% spadku ciśnienia ma miejsce również na stopniu wirującym

Na stopniu reakcyjnym spadki ciśnień na kierownicy i stopniu wirującym to mniej więcej 50-50%

Straty przecieków na uszczelnieniach

0

2

4

6

8

10

12

14

100 M

W

200 M

W

300 M

W

400M

W

500 M

W

600 M

W

Wielkość bloku

Stra

ta K

W /m

m lu

zu WP-międzystopnioweSP-międzystopnioweWP-nadbabdażoweSP-nadbandażowe

• Podczas pracy turbiny wirnik ulega deformacjom. Wpływ ciepła od wywołanych tam przytarć pogłębia jego deformację

• W miejscach przytarć dochodzi do postępującego niszczenia uszczelnień co obniża sprawność operacyjną turbiny.

• Przytarcia i wywołane tym deformacje wirnika komplikują rozruch i odstawianie turbiny.

Skrzywienie wirnika na skutek przytarć

xx xx

dd

Odkształcenia połówki kierownicy wynikające z gradientów cieplnych

uszczelnienia cofające się

uszczelnienia nadbandażowe

uszczelnienie rurociągu zasilającego

Optymalizacja pracy turbin parowych

Zaawansowane systemy uszczelnień

Konwencjonalne uszczelnienie labiryntowe

.150”/ 3.81 mm

Open Clearance

Zmodernizowane labiryntowe uszczelnienia wału firmy TurboCare

Przekrój uszczelnienia cofającego się

Wycięcie od strony wyższego ciśnienie Sprężyna

Luz ~ 3,8 mm Luz 0,3 – 0,63 mm

Uszczelnienie zamknięteUszczelnienie otwarte

- duży luz przy wzroście i spadku obrotów wirnika - mały luz przy obrotach znamionowych.

Zamykanie uszczelnień

Charakterystyka drgań podczas rozruchu turbiny

Montaż uszczelnień cofających się

Jakie uszczelnienie jest najlepsze ?

Uszczelnienia cofające się szczoteczkowe

• Gdy uszczelnienie szczotkowe poddawane jest niedużym siłom uginającym przez długi okres czasu ich zużycie jest minimalne

• Gdy poddawane jest przez dłuższe okresy czasu dużym siłom uginającym – ich zużycie jest znaczne

• Element szczoteczkowy na części WP może być zastosowany do wartości różnicy ciśnień 300 psi (~ 2,0 MPa)

Wyniki testów zużycia uszczelnień szczotkowych

Uszczelnienie cofające się

Długotrwałe zachowanie luzu konstrukcyjnego

Ulepszenia projektowe wynikające z zastosowania uszczelnień szczotkowych

Redukcja luzu konstrukcyjnegoElastyczność uszczelnienia„Zerowy” luz uszczelnienia

Zalety zastosowania

Elastyczność segmentu szczoteczkowego pozwala dopasowywać się do zadanej

wartości luzu po każdym, ewentualnym przytarciu wirnika

Żadne inne uszczelnienie tego nie potrafi !

uszczelnienie szczotkowe po 7 latach użytkowania

Korzyść dodatkowa

Szacowana korzyść dodatkowa wynikająca z zastosowania uszczelnień cofających się i

szczotkowych

• Redukcja luzu roboczego do “ZERO”

• Turbina 200 MW

• 4695 KW (około)

• 146.15 Btu/kwhr

• Oszczędność paliwa: $391,870.00/rok

• Wzrost produkcji energii: $699,179.00/rok

• Całkowity zysk: $1,091,049.00/rok

• Zainstalowane na blokach od 10 do 1300 MW

• 1-2% poprawa jednostkowego zużycia ciepła

• 2-3% zwiększenie mocy wyjściowej

• Ponad 600 zastosowań na całym świecie

• Około 15 lat zastosowań eksploatacyjnych

• Setki przeprowadzonych inspekcji turbin ponownie dopuściły uszczelnienia do ruchu

Podsumowanie z dotychczasowych zastosowań uszczelnień cofających się

USZCZELNIENIA SZCZOTKOWE NADBANDAŻOWE

Materiał włosia w szczotce - Haynes 25

Materiał płytki mocującej - 300 or 400 nierdzewna

Materiał włosia w szczotce - Haynes 25

Materiał płytki mocującej - 300 or 400 nierdzewna

Koncepcja uszczelnień szczotkowych

Płytka czołowa

Przepływ pary

Uszczelnienie

Płytka tylna

Wysokość szczeliny

Efekt z zastosowania uszcz. szczotkowych nadbandażowych

Uszczelnienie takie:• Redukuje wartość luzu

z typowego .080”(2.03mm) do .010”(0.25mm)

• Nadmiarowy luz o wartości 1 mm to średnio 5 kW utraty mocy

Uszczelnienierurociągu zasilającego turbinę

Konfiguracja w warunkach roboczych

Łatwość instalacji & Odporność na utlenianie

Nowoczesne rozwiązanie o wysokiej skuteczności stosowane na dolocie pary do turbiny

Konfiguracja „na zimno”

Typowe korzyści z zastosowania zmodernizowanych uszczelnień:

Międzystopniowe 1%-2% na j. zużycia ciepła 2%-3% na mocy

Nadbandażowe 0,5 % - 1% na j. zużycia ciepła 1%-2% na mocy

uszczelnienie rurociągu ½% - 1% na j. zużycia ciepła 1%-2% na mocy

Sumarycznie:

2% - 4% na j. zużycia ciepła 4% - 7% na mocy

Firma Nazwa elektrowni

Moc turbiny/ilość

bloków

Producent

turbiny

Rok uruchomienia turbiny

Philippine Malaya 350MW × 1unit Hitachi 1979

KOMIPO Poryung

Seocheon

500MW × 6unit

200MW × 2unit

GE

GE

1983~1994

1983

KOSPO Hadong 500MW × 6unit GE 1997~2001

KOWEPO Taean

Pyungtaek

Seoincheon

500MW × 6unit

350MW × 4unit

83MW × 1unit

WH, GE

Hitachi

GE

1995~2002

1980~1983

1992

KEWESPO Honam

Donghae

Dangjin

250MW × 2unit

200MW × 2unit

500MW × 4unit

Alsthom

GE

GE

1972

1998~1999

1999~2001

Zastosowanie uszcz. cofających się / szczotkowych w elektrowniach w Korei

Dodanie 20 rzędów uszczelnień cofających się•1.62 MW zysku mocy•104.20 BTU/KWHR sprawności cieplnej•$147,872.00 szacowanych rocznych oszczędności na paliwie •$255,441.00 rocznego zysku z przyrostu mocy•$403,313.00 Całkowitego Rocznego Zysku

Turbina f-my Mitsubishi 100 MW

Dodanie 16 rzędów uszczelnień cofających się•1.02 MW zysku mocy•98.24 BTU/KWHR poprawy sprawności cieplnej•$98,751.00 rocznych szacowanych oszczędności na paliwie•$178,704.00 rocznego zysku z podniesienia mocy•$277,455.00 Całkowitego Rocznego Zysku

Turbina f-my Toshiba 75 MW

• Przekrój osiowy bloku• Bilans cieplny• Rysunki złożeniowe z podanymi wartościami luzów• Wymiary wirnika• Zmiana ciśnienia pary na 1 st. w odniesieniu do charakterystyki dławienia zaworu regulacyjnego• Wartości rzeczywiste luzów osiowych pomierzone podczas ostatniego remontu• Rysunki pierścieni uszczelniających• Kierunek obrotów wału

Informacje niezbędne przy projektowaniu i produkcji

Dziękuje Państwu za Uwagę