Le turbine a gas si surriscaldano, ma ROTALIGN Touch le mantiene fresche sotto pressione

La domanda di energia è in forte crescita a livello globale, con la transizione di molti paesi verso le energie rinnovabili. Tuttavia, quando le centrali a carbone chiudono, lasciano un vuoto nella produzione di energia che le aziende devono affrettarsi a colmare. Le turbine a gas, ampiamente utilizzate nella produzione di energia elettrica, nell'aviazione e nei settori petrolifero e del gas, stanno entrando in gioco per fornire energia affidabile e on-demand quando le energie rinnovabili non riescono a tenere il passo.

Il mercato globale delle turbine a gas è destinato a crescere da 18.9 miliardi di dollari nel 2021 a 22.5 miliardi di dollari entro il 2026, grazie all'espansione industriale, alla delocalizzazione della produzione e alla crescita esponenziale dei data center basati sull'intelligenza artificiale (IA). Negli Stati Uniti, 54 gigawatt di centrali elettriche a carbone dovrebbero essere dismesse entro il 2030 e, nonostante le energie rinnovabili siano in crescita, il gas naturale rimane l'opzione più flessibile e affidabile per stabilizzare la rete.

Ma non si tratta solo di mantenere lo status quo. Anche i produttori di turbine a gas sono sotto pressione per alimentare la prossima rivoluzione industriale, poiché la rapida espansione dei data center basati sull'intelligenza artificiale sta mettendo a dura prova la rete elettrica senza precedenti. Goldman Sachs prevede che la domanda di energia dei data center aumenterà del 160% entro il 2030, e le turbine a gas alimenteranno il 60% di tale crescita.

Le turbine a gas sono quindi sottoposte a pressioni sempre maggiori per funzionare con maggiore intensità, più a lungo e in modo più efficiente. E questo significa che i tecnici che le mantengono in funzione hanno un lavoro sempre più implacabile.

Le turbine a gas funzionano a migliaia di giri al minuto, con temperature interne che superano i 2,000 °C. Il minimo disallineamento non solo riduce l'efficienza, ma riduce anche la durata dei cuscinetti, aumenta il consumo di carburante e aumenta il rischio di costosi fermi macchina.

E quando sei tu il responsabile del suo funzionamento, anche il più piccolo disallineamento non è affatto piccolo, perché non rimane solo piccolo. Con il montaggio della pressione nel settore delle turbine a gas, strumenti di allineamento di nuova generazione come RotAlign Touch stanno diventando sempre più essenziali per garantire il funzionamento affidabile delle macchine riducendo al minimo i tempi di inattività.

Hai allineato perfettamente la tua turbina a gas. Perché continua a guastarsi?

Una turbina può continuare a funzionare anche con un leggero disallineamento, ma quando i segnali diventano evidenti, come aumento delle vibrazioni, temperature più elevate, maggiore consumo di carburante o guasti prematuri, il danno alla turbina è già stato fatto. Ecco i principali modi in cui si manifestano i disallineamenti delle turbine: 

• Abrasione: gli alberi sfregano contro i componenti, usurandoli. 
• Crescita termica: il calore espande il metallo 
• Erosione e incrostazioni: i depositi riducono l'efficienza e aumentano il consumo di carburante. 
• Sovraccarico di vibrazioni: cuscinetti e giunti ne risentono, riducendo la durata della turbina. 

Una turbina continuerà a funzionare nonostante questi problemi, ma non per molto. E se si continua ad allineare alla vecchia maniera, non si vedranno mai questi problemi. Questo perché gli strumenti di allineamento tradizionali, come i comparatori a quadrante e i primi sistemi laser, misurano gli alberi quando la macchina è ferma. I valori sembrano corretti, ma non rappresentano il quadro completo delle condizioni della turbina.

Quando una turbina a gas si accende, i componenti si muovono a causa della dilatazione termica. I cuscinetti si assestano. I giunti si flettono. La deformazione dei tubi introduce forze che non erano presenti durante l'allineamento, quando la macchina era offline.

Anche le distorsioni del piede zoppo e della base, problemi che sembrano di minore entità al momento dello spegnimento, possono modificare nel tempo le condizioni di allineamento durante il funzionamento.

I tecnici cercano di risolvere questo problema applicando offset termici o regolando gli spessori in base all'esperienza. Ma senza dati in tempo reale, l'allineamento si basa su ipotesi piuttosto che sul comportamento effettivo della macchina.

Ed è per questo che il disallineamento continua a ripresentarsi.

Strumenti più intelligenti per un allineamento più accurato della turbina

Quindi, come si interrompe questo circolo vizioso? Cambiando il modo in cui si misura l'allineamento.

Ciò comporta la necessità di adattare il metodo di misurazione e di tenere conto degli impatti. A differenza delle macchine più piccole, gli alberi delle turbine non ruotano facilmente. Si affidano a gru, paranchi a catena o martinetti idraulici, metodi che possono causare movimenti indesiderati, sollevare gli alberi nei loro cuscinetti o causare rotazioni improvvise e "a sbalzo" che alterano le letture. Anche quando gli alberi sono in movimento, le misurazioni continue a scansione sono sconsigliate. Cedimenti dell'albero, distorsioni del telaio e vibrazioni esterne possono alterare i dati prima che i tecnici apportino una sola correzione.

Ecco perché i sistemi di allineamento in tempo reale come RotAlign Touch non si limitano a misurare: si adattano.

• Modalità di misurazione IntelliPoint Risolve un problema che ogni tecnico di turbine conosce fin troppo bene: gli alberi che non girano fluidamente. Invece di affidarsi a una singola spazzata, RotAlign Touch registra l'allineamento in più punti di arresto, eliminando gli errori causati dall'assestamento dell'albero o dalla rotazione irregolare.
  
  
• Tendenza in tempo reale misura e registra/registra in tempo reale il movimento dinamico della macchina dallo stato offline a quello operativo.
  
  
• Filtraggio della deviazione standard Elimina il rumore. Le turbine a gas operano in ambienti con forti vibrazioni esterne, rendendo difficile stabilire se un disallineamento rilevato sia reale o solo un'interferenza. RotAlign Touch Filtra automaticamente i punti dati non autorizzati, garantendo che i tecnici non ricevano correzioni false. Quando effettuano una modifica, i tecnici possono essere certi che si basi sul comportamento reale della macchina, non su dati inaffidabili.
  
  
• Modalità Live Move Elimina le incertezze dalle correzioni. Nelle turbine ad alta velocità e alta temperatura, gli spostamenti di allineamento non sono sempre visibili finché la macchina non funziona a pieno carico. La macchina deve essere spenta per eseguire una correzione di riallineamento Live-Move e i tecnici possono osservare la variazione di allineamento in tempo reale, simultaneamente, sia in direzione orizzontale che verticale. 

Quando i tecnici misurano l'allineamento in modo dinamico anziché statico, le turbine funzionano con meno stress, meno guasti e maggiore efficienza.

Argomento di studio

Poche aziende conoscono i vantaggi dell'allineamento dinamico meglio di Mitsubishi Power Aero, le cui turbine aero-derivate operano a velocità di decollo in cui anche un minimo disallineamento può portare a guasti catastrofici. Per anticipare questa situazione, i team di assistenza sul campo di Mitsubishi Power Aero FT8® e FT4000® hanno utilizzato RotAlign Touch per aiutare i propri clienti a fornire energia su richiesta.

Grazie a un preciso allineamento dell'albero, le turbine hanno accelerato più velocemente e in modo più affidabile, pronte a generare energia in qualsiasi momento. Di conseguenza:

• L'unità Mitsubishi Power Aero FT4000® SWIFTPAC®, la turbina a gas aeroderivata di maggiore capacità al mondo, raggiunge ora la piena capacità operativa in soli 10 minuti. Questa rapida attivazione la rende una risorsa fondamentale per soddisfare improvvise esigenze di alimentazione elettrica.
  
  
• Un allineamento accurato mantiene i motori efficienti, consentendo alle turbine Mitsubishi Power Aero di generare fino a 140 megawatt di potenza in caso di picchi di domanda di elettricità. Il team di assistenza è in grado di individuare anche i minimi disallineamenti con RotAlign Touch e correggerli per prestazioni ottimali. Questo migliora non solo la durata dell'unità, ma anche il margine di profitto del cliente.

Mitsubishi Power Aero dimostra ciò che ogni tecnico di turbine sa: l'allineamento non consiste solo nel fare bene una volta, ma nel mantenerlo corretto in condizioni operative reali. 

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Manutenzione di macchine che tengono le luci accese

Ogni tecnico di turbine sa quanto sia critico il suo lavoro. Quando la rete elettrica si affida alle turbine a gas per soddisfare la domanda e ogni secondo di inattività comporta un costo, sono loro a garantire che tutto funzioni correttamente.

Ogni megawatt generato da una turbina è una questione di precisione. La costruzione della turbina non è l'unica cosa che conta: il modo in cui queste macchine vengono allineate, manutenute e spinte al massimo delle loro prestazioni quotidiane ha un'influenza enorme sulle prestazioni. La posta in gioco è alta e non c'è spazio per le supposizioni quando la domanda di energia aumenta.

Ecco perché l'allineamento non può essere una soluzione una tantum. Deve mantenersi in condizioni reali, a ogni variazione di temperatura e di carico. Strumenti come RotAlign Touch rivelano come si muove effettivamente l'allineamento, dando ai tecnici il controllo necessario per rimanere all'avanguardia. Perché quando la pressione è alta, le macchine che mantengono accese le luci non possono permettersi di rimanere indietro, e nemmeno le persone che le mantengono in funzione.

Altri casi di studio:
Allineamento della turbina a gas in meno di un'ora