Осторожность! При модернизации старых турбин обновите газораспределительные клапаны.

Jun 23, 2023

В результате законодательных действий в США получение разрешений на строительство новых электростанций, работающих на природном газе, становится все более сложной задачей. В Нью-Йорке, например, чиновники штата отказали в выдаче разрешений на строительство двух предлагаемых электростанций, работающих на природном газе, поскольку они рассматривались как препятствие на пути к достижению целей по выбросам парниковых газов.

В 2020 году Комиссия по государственному регулированию штата Нью-Мексико отменила план El Paso Electric Company по строительству нового завода по производству природного газа, поскольку это было сочтено противоречащим целям правительственных чиновников в области чистой энергетики. А в Калифорнии комиссия по коммунальным предприятиям выступила с неоднозначным заявлением о принятии предложений по строительству новых газовых заводов.

Частично в ответ на эти события производители оригинального оборудования для газовых турбин (OEM) внедрили различные пакеты модернизации и модернизации для повышения надежности, гибкости, эффективности и снижения выбросов существующего парка турбин в стране. Солнечная и ветровая энергия, конечно, колеблются в зависимости от погоды. Профессионалы энергетической отрасли считают, что модернизация газовых турбин имеет решающее значение для поддержания разумных тарифов на электроэнергию и обеспечения стабильного снабжения электроэнергией американских домов и предприятий. И, несмотря на рост ветровых и солнечных электростанций, а также гидроэнергетики, Институт мировых ресурсов отмечает, что «природный газ будет играть значительную роль в будущем энергобалансе страны в ближайшие годы».

Чтобы играть эту роль, операторы газовых турбин и владельцы электростанций, чье оборудование обеспечивает питание значительных участков сети, должны:

Чтобы решить эти проблемы, производители турбин продают станциям модернизированные технологии управления в виде пакетов модернизации. Эти усовершенствования позволяют продлить срок службы, значительно превышающий первоначальные 20-летние ожидания. Большинство турбин, предназначенных для этой модернизации, находятся в эксплуатации от 10 до 25 лет. Первоначально производители оснастили эти турбины устройствами управления с гидравлическим приводом, предназначенными для работы с системами управления, предлагаемыми на момент ввода в эксплуатацию.

Турбина использует свои газовые регулирующие клапаны — и приводы направляющих лопаток — для перевода команд от системы управления в механическое положение и, в конечном итоге, для регулирования потока природного газа и воздуха в турбину при различных нагрузках и условиях окружающей среды. Более того, природа этих систем не оставляет возможности для резервирования на основе сборки верхнего уровня. Резервирование может быть достигнуто только на уровне компонентов, в первую очередь электрических частей. Это критическое оборудование является единичным отказом на объекте.

Чтобы воспользоваться преимуществами модернизированной технологии управления, условия эксплуатации предъявляют повышенные требования к системам управления газом и направляющими лопатками. Например, улучшенная технология управления может регулироваться за миллисекунды, а не за секунды. Это придает более высокую динамику газовым регулирующим клапанам, увеличивая колебания и изменяя профиль движения по сравнению с первоначальными проектными критериями производителя турбины. Это может привести к ускоренному износу сервоклапанов, приводов или самих газовых клапанов. Поскольку это устройства с единичным отказом, операторы турбин должны быть очень обеспокоены потерей этой предсказуемости.

В то время как производители проектируют системы привода с ходом в несколько дюймов, большинство турбин устанавливаются в положение хода от 60 до 80 процентов, а затем настраиваются вокруг этого заданного значения для достижения оптимальной производительности. Эти мелкие регулировки создают профиль микродвижений, колеблющийся в очень узком диапазоне хода, и изнашивают поршневые кольца, отверстие цилиндра и другие компоненты. В течение многих лет срок службы этих компонентов обычно превышал пять лет. Благодаря обновленной технологии управления новые условия эксплуатации сократили срок службы до года, а иногда и месяцев. Имейте в виду, что несколько модернизаций OEM также увеличат основной цикл проверки газотурбинного двигателя. Уменьшение интервалов между ремонтами регулирующих клапанов контрпродуктивно для достижения конечной цели.

Как только износ достигнет определенной точки, образующиеся частицы будут действовать как абразивное загрязнение, ускоряя износ до тех пор, пока не будет достигнута точка разрушения. Вместо прямой зависимости износ от времени больше похож на профиль «хоккейной клюшки», оставляя владельцу завода меньше времени на мобилизацию бригад технического обслуживания для ремонта и/или замены.