3 bewährte Methoden, um die Schaufeln Ihrer Dampfturbine der letzten Stufe wieder in einen neuwertigen Zustand zu versetzen

Der Austausch von Schaufeln der letzten Stufe im Niederdruckbereich einer Dampfturbine kann unerschwinglich teuer sein. Außerdem ist er oft mit langen Vorlaufzeiten verbunden – insbesondere angesichts der schwierigen Lieferkettenprobleme, die wir heute immer häufiger erleben.

Was wäre, wenn Sie ohne Effizienzverlust oder Beeinträchtigung der Rotorblattintegrität bis zu 60 % Kosten einsparen und Ihre Ausfallzeiten verkürzen könnten?

Dies war das Thema eines Webinars , das wir kürzlich in Zusammenarbeit mit dem Combined Cycle Journal veranstaltet haben .

Ian Saeger, Manager für Projekttechnik bei EthosEnergy, erläuterte die bewährten Methoden, die unser Dampfturbinen-Technikteam entwickelt hat, um diese kritischen Schaufeln zu einem Bruchteil der Kosten zu reparieren, die bei einem Austausch anfallen. Gleichzeitig wird durch die Verlängerung der Lebensdauer Ihrer Dampfturbinenschaufeln Ihr CO2-Fußabdruck reduziert.

Anhand von drei Fallstudien stellte Ian den Webinar-Teilnehmern einige unserer Lösungen zur Rotorblattreparatur vor Ort vor.

Hier können Sie einen Auszug aus Ian‘s Präsentation lesen und einen Einblick erhalten, was unsere Reparaturmethoden für Dampfturbinenschaufeln für Ihre kritischen Anlagen leisten können.

Aber zuerst …

Was sind die Hauptursachen für Schäden an Dampfturbinenschaufeln?

Es gibt drei Hauptursachen für reparierbare Schäden an den Schaufelblättern der letzten Stufe einer Dampfturbine.

1. Wassertropfenerosion

Dies ist die häufigste Schadensursache. Tatsächlich ergab eine Umfrage zu Beginn unseres Webinars, dass für 70 % der Teilnehmer die Erosion durch Wassertropfen der Hauptgrund für den Austausch der Schaufeln der letzten Stufe einer Dampfturbine war.

Dies kann zu Rissen im Schaufelblatt führen. Und wenn genügend Material entfernt wird, können die Eigenfrequenzen der Schaufeln in den Resonanzbereich übergehen. Dies kann schnell zu einem Dauerbruch aufgrund hoher Zyklenzahl führen.

2. Deckel- oder Zapfenrisse

Mikrorisse entstehen oft aufgrund unsachgemäßen Kugelstrahlens bei der Montage und werden mit der Zeit größer. Sie können schließlich zum Versagen des Zapfens oder der Abdeckung führen.

3. Schäden durch Fremdkörper (FOD)

Wenn wir von großen Dampfturbinenschaufeln sprechen, meinen wir im Allgemeinen L-0- oder L-1-Schaufeln. Jeder Ausfall einer vorgeschalteten Komponente, der zur Freisetzung von Material führt, führt fast immer zu Schäden an den nachgeschalteten Schaufeln.

Unsere In-situ-Reparaturlösungen für Rotorblätter im Einsatz

Reparatur von Wassertropfenerosion

Die erste Fallstudie, die Ian besprach, ist ein gutes Beispiel dafür, wie wir eine Reparatur von Schäden durch Wassertropfenerosion vor Ort durchführen.

Unser Kunde bat uns, einige große Dual-Flow-Rotoren zu untersuchen, die eingelagert waren. Wir stellten eine starke Erosion der Vorderkanten der L-0- und L-1-Blätter fest. Unser Problem war, dass sich der äußere Verbindungsdraht genau in der Mitte des erodierten Bereichs der L-0-Blätter befand. Wenn dies nicht repariert worden wäre, hätte dies die Gefahr eines Rissausbreitungsvorgangs im Loch des Verbindungsdrahts birgt.

Wir haben den äußeren Schnürdraht entfernt, wodurch wir Zugang zur Reparatur der Blätter hatten, ohne Blätter ausbauen zu müssen. Zunächst haben wir vier Blätter repariert und in einen fertigen Zustand gebracht. So konnten wir sicherstellen, dass es in keiner Phase der Reparatur Probleme gab.

Unsere Strategie bestand damals darin, an jedem zweiten Rotorblatt eine Schweißüberzugsreparatur durchzuführen. Dadurch wurde das Risiko einer Verformung des verbliebenen inneren Verbindungsdrahts minimiert. Außerdem haben wir die ursprüngliche Geometrie des Tragflügels wiederhergestellt, jedoch mit einem Stellite-Vorderkantenschutz, der die Lebensdauer der Rotorblätter verlängert.

Mit der Reparatur von Abdeckungsrissen einen Ausfall im Zeitplan halten

Unser zweites Beispiel betraf die Reparatur eines Risses in der letzten Stufe einer Schaufel einer GE D11-Turbine.

Bei einer Inspektion nach einem größeren Ausfall entdeckten wir an der L-0-Blattspitze des LP-Rotors einen Riss von nur 3/8 Zoll . Das Problem für unseren Kunden war, dass der Austausch der gesamten Blattreihe enorm teuer gewesen wäre – Kosten in der Größenordnung von 2 Millionen Dollar – und zwangsläufig lange Vorlaufzeiten nach sich gezogen hätte.

Unser Ingenieurteam stellte fest, dass die Schaufeln vor Ort repariert werden konnten. Einer unserer Schweißfachleute aus unserem Kompetenzzentrum für die Reparatur von Dampfturbinenschaufeln in Worcester, Großbritannien, kam vorbei und führte eine Schweißreparatur durch.

Dadurch konnten für unseren Kunden erhebliche Kosten eingespart und weitere Schäden durch die Ausbreitung des Risses vermieden werden.

Wäre der Riss nicht entdeckt worden, hätte dies letztlich zu einem katastrophalen Ausfall des Rotorblatts und einer damit verbundenen längeren Betriebsunterbrechung führen können. Stattdessen gelang es uns, die geplante Großabschaltung des Kunden termingerecht durchzuführen.

Lesen Sie die ganze Fallstudie

Reparatur schwerer Schäden durch Fremdkörper

Unser letztes Beispiel betraf einen ziemlich schwerwiegenden Fall einer Beschädigung durch Fremdkörper.

Ein vorgelagerter Ausfall einiger Rotorblätter der vorhergehenden L-1-Stufe wurde auf die L-0-Stufe übertragen, wodurch diese großen freistehenden Rotorblätter schwer beschädigt wurden. Der OEM empfahl den Austausch der Rotorblätter.

Als unsere Rotorblatt-Reparaturspezialisten den Schaden beurteilten, kamen sie zu dem Schluss, dass eine vollständige Reparatur der Rotorblätter möglich wäre. Obwohl dies im ursprünglichen Design der Rotorblätter nicht vorgesehen war, umfasste unsere Lösung den zusätzlichen Erosionsschutz an der Vorderkante, um die Lebensdauer der Rotorblätter zu verlängern.

Wie bei unserem ersten Beispiel handelte es sich um eine zweistufige Sonderreparatur, bei der Stellite-Stangenspitzeneinsätze verwendet wurden.

Wir haben die Rotorblätter erfolgreich in einen neuwertigen Zustand zurückversetzt. Dies geschah zu einem Bruchteil der Kosten und des Zeitaufwands, die für die Beschaffung und Installation von Ersatzblättern erforderlich gewesen wären.

Wenn eine Reparatur der Rotorblätter vor Ort nicht möglich ist

Manchmal ist eine Reparatur der Rotorblätter vor Ort nicht möglich. Das heißt aber nicht, dass wir Ihre Rotorblätter nicht restaurieren können.

Unter folgenden Umständen können wir Rotorblätter reparieren, indem wir sie zunächst vom Rotor entfernen:

• Schweißreparatur von Titanschaufeln  
• Wenn die Dämpfung in der Mitte zu nahe am Reparaturbereich liegt
• Abdeckungen mit Montageübermaß