3 métodos probados para restaurar las aspas de la turbina de vapor de última etapa y dejarlas como nuevas

Reemplazar los álabes de la última etapa de la sección de baja presión de una turbina de vapor puede resultar prohibitivamente costoso. Además, suele conllevar largos plazos de entrega, especialmente teniendo en cuenta los problemas cada vez más complejos que se presentan en la cadena de suministro.

¿Y si pudiera ahorrar hasta un 60 % de costos y reducir el tiempo de inactividad sin perder eficiencia ni sacrificar la integridad de las cuchillas?

Ese fue el tema de un seminario web que realizamos recientemente en colaboración con Combined Cycle Journal .

Ian Saeger, gerente de ingeniería de proyectos en EthosEnergy, compartió los métodos probados que nuestro equipo de ingeniería de turbinas de vapor ha desarrollado para reparar estas palas críticas a una fracción del costo de reemplazarlas, al mismo tiempo que reduce su huella de carbono al extender la vida útil de las palas de su turbina de vapor.

Al analizar tres estudios de casos, Ian presentó a los asistentes al seminario web varias de nuestras soluciones de reparación de palas in situ.

Aquí puede leer una instantánea de la presentación de Ian y obtener una idea de lo que nuestros métodos de reparación de álabes de turbinas de vapor pueden hacer por sus activos críticos.

Pero primero…

¿Cuáles son las principales causas de daños en los álabes de las turbinas de vapor?

Hay tres causas principales de daños reparables en los álabes de las turbinas de vapor de última etapa.

1. Erosión por gotas de agua

Esta es la principal causa de daños. De hecho, una encuesta realizada al comienzo de nuestro seminario web determinó que la erosión por gotas de agua había sido la principal razón para reemplazar las palas de la turbina de vapor de última etapa para el 70 % de los asistentes.

Esto puede provocar grietas en el perfil aerodinámico y, si se elimina suficiente material, las frecuencias naturales de las palas pueden pasar a resonancia, lo que puede provocar rápidamente una falla por fatiga de alto ciclo.

2. Agrietamiento de la tapa o espiga

Las microfisuras, que suelen ser el resultado de un granallado inadecuado durante el ensamblaje, se desarrollan y crecen con el tiempo y pueden acabar provocando la rotura de la espiga o la cubierta.

3. Daños por objetos extraños (FOD)

Cuando hablamos de álabes de turbinas de vapor de gran tamaño, generalmente nos referimos a álabes L-0 o L-1. Cualquier falla de un componente aguas arriba que resulte en la liberación de material casi siempre causará daños en los álabes aguas abajo.

Nuestras soluciones de reparación de palas in situ en acción

Reparación de la erosión por gotas de agua

El primer caso de estudio que Ian presentó es un buen ejemplo de cómo llevamos a cabo una reparación in situ del daño causado por la erosión de las gotas de agua.

Nuestro cliente nos pidió que inspeccionáramos un par de rotores grandes de doble flujo que habían estado almacenados. Encontramos una erosión grave en el borde de ataque de las palas L-0 y L-1. Nos preocupaba que el alambre de refuerzo exterior estuviera justo en el medio del área erosionada de las palas L-0. Si no se hubiera reparado, esto habría supuesto un riesgo de propagación de una grieta en el orificio del alambre de refuerzo.

Quitamos el alambre de amarre exterior, lo que nos permitió acceder a la reparación de la cuchilla sin tener que quitar ninguna cuchilla. Inicialmente, reparamos cuatro cuchillas hasta dejarlas en condiciones perfectas. Esto nos permitió asegurarnos de que no hubiera problemas en ninguna etapa de la reparación.

Nuestra estrategia fue entonces realizar una reparación con soldadura superpuesta en cada una de las palas. Esto minimizó el riesgo de distorsión del alambre de refuerzo interior que quedó en su lugar. También restauramos el perfil aerodinámico a su geometría original, pero con la inclusión de protección de borde de ataque de estelita, lo que prolongó la vida útil de las palas.

Mantener una interrupción del servicio según lo programado con una reparación de grietas en la cubierta

Nuestro segundo ejemplo implicó la reparación de una grieta en la última etapa de un álabe de una turbina GE D11.

Durante una inspección importante de una parada de servicio, descubrimos una grieta en la punta de la pala L-0 del rotor LP que medía solo 3/8 de pulgada. El problema para nuestro cliente era que reemplazar toda la fila de palas habría sido enormemente costoso (alrededor de $2 millones) y habría implicado inevitablemente largos plazos de entrega.

Nuestro equipo de ingeniería determinó que las palas se podían reparar in situ. Uno de nuestros soldadores especialistas de nuestro centro de excelencia para reparaciones de palas de turbinas de vapor en Worcester, Reino Unido, vino y realizó una reparación con soldadura.

Esto le proporcionó a nuestro cliente un importante ahorro de costes y evitó mayores daños debido a la propagación de la grieta.

Si no se hubiera descubierto la grieta, podría haber provocado una falla catastrófica de la pala, lo que habría obligado a una interrupción prolongada del servicio. En cambio, logramos cumplir con la interrupción importante planificada por el cliente.

Lea el caso de estudio completo

Reparación de daños graves causados por objetos extraños

Nuestro último ejemplo se refería a un caso bastante grave de daño causado por un objeto extraño.

Una falla anterior de algunas de las palas en la etapa L-1 se transmitió a la etapa L-0, lo que provocó que estas grandes palas independientes sufrieran daños graves. El fabricante de equipos originales recomendó que se reemplazaran las palas.

Pero cuando nuestros especialistas en reparación de cuchillas evaluaron el daño, determinaron que sería posible restaurar las cuchillas realizando una reparación completa de la punta. Aunque no estaba en el diseño original de las cuchillas, nuestra solución incluía agregar protección contra la erosión de vanguardia para ayudar a prolongar la vida útil de las cuchillas.

Al igual que en nuestro primer ejemplo, se trató de una reparación personalizada en dos etapas que implicó la inclusión de insertos de punta de barra Stellite.

Restauramos las palas con éxito y las dejamos como nuevas. Esto se hizo por una fracción del costo y del ciclo que se habrían requerido para adquirir e instalar palas de repuesto.

Cuando la reparación de la pala in situ no es una opción

Hay ocasiones en las que no es posible reparar las palas in situ, pero eso no significa que no podamos restaurarlas.

A continuación se muestran algunas circunstancias en las que podemos reparar las palas quitándolas primero del rotor:

• Reparación de cuchillas de titanio mediante soldadura  
• Cuando la amortiguación del tramo medio está demasiado cerca del área de reparación
• Tapas con interferencia de montaje