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Melhorando a Confiabilidade da Turbina a Gás

melhorar a confiabilidade da turbina a gás

Revisão de turbinas 501F, reparo e melhoria da confiabilidade

As turbinas a gás são empregadas em todo o mundo para fornecer energia. Como peças vitais de equipamentos, elas exigem manutenção regular para fornecer confiabilidade e desempenho contínuos, e isso precisa ser gerenciado e entregue com eficiência. A Sulzer desenvolveu seus conhecimentos e instalações especializadas ao longo de muitos anos para oferecer um serviço independente para o 501F.

Desenvolvida como uma joint venture entre a Westinghouse e a Mitsubishi Heavy Industries e introduzida pela primeira vez nos primeiros 1990s, a turbina a gás 501F tornou-se uma opção extremamente popular para aplicações de geração de energia em todo o mundo. Enquanto a maioria dos usuários da turbina olha para o fabricante de equipamento original (OEM) para revisão e manutenção durante a primeira parte da vida de uma unidade, um número crescente está se voltando para provedores independentes especializados para fornecer esses serviços, especialmente à medida que seus ativos envelhecem.

Ao longo dos anos, a Sulzer ganhou uma considerável experiência trabalhando com o 501F em todas as suas variantes. Essa experiência forneceu uma compreensão profunda dos problemas que podem afetar a turbina em serviço e levou ao desenvolvimento de várias soluções e recursos sob medida para solucionar esses problemas, melhorando a confiabilidade geral da unidade.

O tamanho e o peso de uma turbina grande, como o 501F, impõe exigências particulares a qualquer prestador de serviços de manutenção. Todas as operações de desmontagem, inspeção, reparo, balanceamento e remontagem exigem equipamentos grandes e altamente especializados. Para atender a esses requisitos, a Sulzer investiu em duas instalações dedicadas de revisão de turbinas grandes 25,000 ft2. Equipados com uma grua de capacidade 100-ton com 50 ft de espaço sob o gancho, estas instalações também utilizam um poço vertical e um elevador tipo tesoura para operações de empilhamento e desempilhamento do rotor, juntamente com uma máquina de balanceamento de capacidade 180,000 lb e um torno horizontal com 198,000 lb capacidade.

O escopo de trabalho de revisão em uma máquina tão grande e complexa quanto o 501F é determinado pelos requisitos do cliente e pelo histórico operacional do equipamento. Normalmente, um serviço começará com a desmontagem e inspeção da unidade de rotor total, seguida de limpeza, teste não destrutivo (NDT) e avaliação do ciclo de vida.

Quando os problemas são identificados durante a operação da turbina ou no processo de inspeção, muitas vezes é necessário um trabalho de engenharia significativo para identificar e implementar uma solução robusta e econômica. Por exemplo, uma máquina foi desligada e levada para um centro de serviço da Sulzer após exibir uma vibração significativa. Inspeção revelou alta radial run-out de até 0.18 polegadas. Após a desmontagem, verificou-se que o registrador encaixado no toco dianteiro havia se partido completamente.

Para evitar a substituição da roda, a Sulzer desenvolveu uma estratégia de reparo usando uma bucha especialmente usinada. Após a análise de engenharia para determinar a abordagem que minimizaria as tensões gerais, a roda foi usinada para aceitar a nova bucha com um ajuste de interferência. Uma vez no lugar, a bucha foi usinada no tamanho final correto para se encaixar com a roda adjacente.

Outro problema comum no 501F é o desgaste ou a falha das guias anti-rotação que mantêm os defletores de ar no lugar. As falhas fazem com que os defletores se desgastem, se desgastem ou até se soltem completamente, resultando em graves danos à turbina. Para evitar a repetição deste problema, a Sulzer fabrica defletores de ar com recursos anti-rotação maiores e mais robustos e pode modificar os slots antirrotação na turbina para acomodá-los. Este trabalho pode ser realizado com o rotor desmontado ou com um projeto de defletores diferente, que pode ser instalado no campo.

Em caso de falha na extremidade dianteira do parafuso de passagem do compressor no 501F, podem ocorrer danos graves na máquina causados ​​pela passagem do fixador liberado. A análise das partes com falha sugere que o problema é provavelmente o resultado do carregamento no último segmento completo do fixador, combinado com área de superfície carregada insuficiente entre o fixador e o hub para mitigar o movimento. Isso permite que uma rachadura no final do parafuso se propague durante a operação.

Para evitar a recorrência deste problema, a Sulzer desenvolveu uma porca de compressor dianteira aprimorada que é embutida em um furo de folga próxima na roda. A primeira rosca completa ocorre dentro da porca redesenhada, e a modificação aumenta significativamente a superfície de contato entre a porca e a roda. A nova solução foi extensivamente testada e validada usando análise de elementos finitos e a Sulzer agora recomenda que essa atualização seja realizada em todas as turbinas que estão sendo revisadas.

A Sulzer possui ampla capacidade na fabricação de palhetas e pás de reposição para turbinas a gás e a vapor de todos os tipos. Também realiza regularmente análises de causa raiz para determinar as causas subjacentes para falhas prematuras de componentes em serviço. No 501F, uma causa frequente de falha de palhetas decorre de problemas com o fluxo de ar de resfriamento. Isso pode resultar na perda da represa de ar necessária na borda de ataque da hélice ou no fluxo insuficiente através dos canais do orifício de perfuração que levam à borda de fuga.

Para as pás que foram danificadas neste e em outros aspectos, a Sulzer desenvolveu vários processos avançados de reparo que podem proporcionar benefícios econômicos significativos para os usuários. Em vez de substituir a palheta inteira, o processo de reparo do “cupom” permite que a área danificada da palheta seja cortada e uma nova seção seja brazada no lugar. Após a retificação, teste e tratamento de superfície, os orifícios de resfriamento são cortados nas peças de reposição e a palheta é colocada em serviço novamente.

Em outros lugares, onde a inspeção revela que partes altamente contornadas de uma palheta se tornaram muito finas para uso contínuo, um processo de brasagem de queda pode ser usado para adicionar material adicional. Esse processo prolonga a vida útil das palhetas e oferece um reparo econômico com tempo de inatividade mínimo.

Para reconstruções mais abrangentes, a Sulzer pode fabricar novos conjuntos de pás de rotor W501F, com estágios 1-12 produzidos a partir de peças forjadas e 13-16 fabricados a partir de material com qualidade de lâmina de compressor. Os clientes podem especificar as variações de resistência FD3 e FOD (danos a objetos estranhos), conforme necessário.

Além do processo de reparo, a Sulzer oferece um serviço de revestimento avançado que fornece proteção contra corrosão e revestimentos de barreira térmica para componentes de turbinas a gás. Essencial para uma vida útil prolongada, os revestimentos de proteção precisam ser cuidadosamente aplicados com equipamentos de última geração, por operadores experientes. Este serviço é apoiado por anos de pesquisa em tecnologia de revestimento, liderada pela Sulzer.

Em última análise, os operadores de turbinas a gás e suas seguradoras estão preocupados com a expectativa de vida de seus rotores. É amplamente aceito por grupos de usuários, consultores independentes e OEMs que a melhor política é inspecionar completamente os componentes, avaliar os riscos e implementar medidas de mitigação. A Sulzer oferece uma solução completa de avaliação e reparo, tudo sob o mesmo teto, que pode prolongar a vida útil do rotor e minimizar o tempo de inatividade.

Informador de Indústria de Processos

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