Turbine-uitlijning: hulpmiddelen en strategieën voor optimale prestaties

Turbines zijn een cruciaal onderdeel van veel industrieën, zoals energieopwekking en olie- en gaswinning. Het operationeel houden van turbines is dan ook een topprioriteit voor teams in deze industrieën. Regelmatige uitlijning is een standaard preventieve onderhoudsmaatregel, maar grote, complexe machines zoals stoom- en gasturbines kunnen bijzonder lastig uit te lijnen zijn.

Deze gids bespreekt het belang van turbine-uitlijning en de uitdagingen waarmee teams tijdens het uitlijningsproces worden geconfronteerd. We bespreken ook tools en best practices die teams kunnen gebruiken om nauwkeurige uitlijning te garanderen, zelfs in lastige omgevingen.

Wat is een turbine?

Een turbine is een machine die energie uit een bewegende vloeistof (vloeistof, gas of lucht) omzet in mechanische rotatie-energie, die vaak wordt gebruikt om elektrische energie op te wekken of andere machines aan te drijven. Windturbines worden bijvoorbeeld gebruikt om windenergie om te zetten in elektriciteit. Stoomturbines doen hetzelfde door stoom die in een ketel wordt geproduceerd (uit bronnen zoals fossiele brandstoffen, kernreacties of aardwarmte) om te zetten in mechanische rotatie-energie, die vervolgens kan worden omgezet in elektriciteit. Industriële gasturbines worden ook gebruikt om mechanische energie op te wekken voor de aandrijving van generatoren, compressoren of pompen.

Om ervoor te zorgen dat energie soepel wordt overgedragen, of het nu gaat om een ​​windturbine die energie omzet in elektrische energie of een stoomturbine die mechanische energie opwekt, moeten alle machines die bij het proces betrokken zijn, op de juiste manier langs dezelfde rotatieas zijn uitgelijnd.

Waarom turbine-uitlijning belangrijk is

Een verkeerde uitlijning van turbines leidt tot een slechte efficiëntie tijdens de energieoverdracht. Een verkeerde uitlijning in turbines veroorzaakt verhoogde wrijving, waardoor een deel van de geproduceerde energie verloren gaat als warmte (thermische energie) in plaats van dat deze wordt overgedragen aan het gewenste medium. Trillingen kunnen ook toenemen, wat een vorm van verspilling van mechanische energie is.

Naast energieverspilling kunnen overtollige hitte en trillingen de machines en componenten beschadigen. Een verkeerde uitlijning leidt tot ongelijkmatige krachtenverdeling over componenten zoals afdichtingen, lagers en andere componenten, waardoor de levensduur wordt verkort en de onderhoudskosten stijgen.

Verkeerde uitlijning is de hoofdoorzaak van meer dan de helft van de storingen in roterende apparatuur. Bij gigantische apparatuur zoals turbines kunnen de reparatiekosten voor die storingen snel oplopen. Meer onderhoud om defecte componenten te vervangen leidt ook tot buitensporige stilstand en hogere arbeidskosten, wat de omzet en productie negatief beïnvloedt terwijl teams werken aan het vervangen van componenten of het uitvoeren van reparaties.

Hoe groter de turbine, hoe meer vermogen hij kan omzetten. Hun grotere afmetingen vormen echter ook aanzienlijke uitdagingen voor de uitlijning van de turbine.

Uitdagingen bij turbine-uitlijning

In een kleinere opstelling hoeven mogelijk maar twee assen te worden uitgelijnd. Grotere, complexere turbine-uitlijningen vereisen echter het uitlijnen van een complete machinereeks, inclusief turbines, generatoren, compressoren en tandwielkasten, om aan de vereiste geometrische toleranties te voldoen.

Maar dit is makkelijker gezegd dan gedaan, vooral in de energieopwekking en andere zware industrieën die enorme turbines gebruiken. De belangrijkste uitdagingen van dit type multi-coupling uitlijning zijn:

• Grootte beperkingenTurbinerotoren en -behuizingen kunnen extreem groot en zwaar zijn. Zo kunnen de bladen van een stoomturbine wel 1.83 meter lang worden, terwijl de bladen van een windturbine wel 150 meter lang kunnen worden, langer dan een voetbalveld. Behuizingen kunnen duizenden tonnen wegen. Deze enorme afmetingen kunnen het moeilijk maken om de uitlijning te meten en te realiseren.
• GewichtStoomturbines zitten in een behuizing, die verwijderd moet worden om een ​​correcte uitlijning te verkrijgen. Het gewicht van de behuizing kan de uitlijning echter verstoren. Zelfs wanneer een top-off-uitlijning perfect is uitgevoerd, kan het terugplaatsen van de top de componenten voldoende verschuiven om een ​​verkeerde uitlijning te veroorzaken.
• Thermische expansieHet uitlijnen van stoomturbines kan een bijzondere uitdaging zijn, omdat ze kunnen werken bij temperaturen boven de 1,093 °C (2,000 °F). Omdat materialen met verschillende snelheden uitzetten en de extreem hoge temperaturen die deze componenten kunnen bereiken, vormt thermische uitzetting een grote uitdaging bij het uitlijnen van stoom- en gasturbines. Componenten kunnen bij 2,000 °F vele millimeters uitzetten, waardoor voorspellende aanpassingen nodig zijn tijdens de uitlijning van de turbine.
• Toename van potentiële foutenComplexe machinetreinen met meerdere koppelingen bestaan ​​vaak uit een rotor, een tandwielkast en een generator, die allemaal op elkaar moeten worden uitgelijnd. Elke koppeling voegt een potentieel punt van verkeerde uitlijning toe. Grote afstanden tussen componenten, in combinatie met de meerdere koppelingen, maken het uitlijningsproces van de turbine complexer.
• Beperkte toegang:Uitdagende veldomgevingen leiden vaak tot beperkte toegang en moeilijkheden bij het uitvoeren van uitlijningsmetingen. Machines kunnen bijvoorbeeld niet volledig roteren tijdens het uitlijningsproces vanwege beperkte bewegingsvrijheid. De turbines van kerncentrales bevinden zich in stralingsgecontroleerde zones, waardoor de toegang voor technici beperkt is. Technici kunnen ook een beperkt zicht hebben of in krappe ruimtes moeten werken.

Ondanks de uitdagingen is het mogelijk om turbines uit te lijnen met de juiste gereedschappen en onderhoudspraktijken.

Aanbevolen werkwijzen voor turbine-uitlijning

Een goede uitlijning van turbines is cruciaal voor een efficiënte energieoverdracht, minimale slijtage en een langere levensduur van componenten in energieopwekkings- en industriële systemen. Hieronder vindt u best practices voor het bereiken en behouden van uitlijning, zelfs bij uitdagingen zoals grootschalige toepassingen, thermische uitzetting en complexe machinereeksen.

1. Uitlijnen tijdens inbedrijfstelling

Uitlijning begint al tijdens de inbedrijfstellingsfase, wanneer een turbinesysteem voor het eerst wordt geïnstalleerd of gereviseerd. Deze eerste uitlijning vormt de basis voor prestaties en levensduur. Zo moet de rotor van een stoomturbine, die wel 40 ton kan wegen, nauwkeurig worden uitgelijnd tot op 0.02 mm om een ​​soepele werking met generatoren of compressoren te garanderen. Gebruik uiterst nauwkeurige hulpmiddelen zoals laseruitlijnsystemen om de hartlijnen van assen over grote afstanden te meten, zoals de 20 tot 30 meter van een typische machinetrein. Een goede uitlijning tijdens de inbedrijfstelling vermindert initiële trillingen en voorkomt cumulatieve slijtage, waardoor de onderhoudskosten gedurende de levensduur van een turbine worden verlaagd.

2. Compensatie voor thermische groei

Om aan te pakken thermische uitzettingGebruik door de fabrikant verstrekte thermische groeigegevens of softwaremodellen om uitzettingssnelheden voor materialen zoals staal of titaniumlegeringen te voorspellen.

3. Gebruik geavanceerde mogelijkheden voor machinetreinuitlijning

Moderne laseruitlijnsystemen, zoals die van Pruftechnik, maken "live move"-mogelijkheden mogelijk, waardoor technici componenten in realtime kunnen afstellen en tegelijkertijd de uitlijning van alle koppelingen kunnen bewaken. Live move-tools bieden visuele feedback, waardoor aanpassingen de hele trein binnen de toleranties houden. Dit is vooral essentieel in veldomgevingen waar beperkte toegang aanpassingen bemoeilijkt.

4. Routinecontroles en trenduitlijningsgegevens

Uitlijning is geen eenmalige taak. Regelmatige controles zijn essentieel om de prestaties te behouden naarmate turbines ouder worden of de bedrijfsomstandigheden veranderen. Plan uitlijningsinspecties tijdens gepland onderhoud of na belangrijke gebeurtenissen, zoals het opnieuw installeren van de behuizing. Gebruik trillingsbewaking en uitlijningssensoren om trends in de tijd te volgen en geleidelijke afwijkingen in de uitlijning te identificeren voordat ze schade veroorzaken. Sla uitlijningsgegevens op in onderhoudssoftware om trends te volgen, zoals toenemende trillingen of lagerslijtage, en om te voorspellen wanneer heruitlijning nodig is.

Hoe laseruitlijningssystemen de uitlijning van turbines vereenvoudigen

Het uitlijnen van turbines met behulp van traditionele methoden zoals meetklokken is een enorme uitdaging vanwege de omvang en complexiteit van de machines. Uitlijnsystemen met één laser, zoals RoterenUitlijnen, OptAlignen AsUitlijnen zijn zo gebouwd dat ze geschikt zijn voor de uitdagende omgeving van turbine-asuitlijning en beschikken over diverse eigenschappen die een perfecte uitlijning mogelijk maken.

Door de grootte van turbines kunnen ze tijdens het uitlijningsproces niet vrij ronddraaien zonder de hulp van kranen, kettingtakels of hydraulische vijzels. Functies zoals de IntelliPoint-meetmodus registreren de uitlijning op meerdere stoppunten, waardoor fouten veroorzaakt door onregelmatige rotatie of asverzakking worden voorkomen.

LiveTrend is een andere functie van Pruftechnik die de realtime positieveranderingen door thermische groei tijdens bedrijf meet en registreert door de parallelle en hoekige verplaatsing te meten. Teams kunnen deze informatie vervolgens tijdens koude uitlijningen gebruiken om de turbine-assen zo te positioneren dat ze uitgelijnd zijn wanneer ze de volledige bedrijfstemperatuur bereiken.

Zelfs het uitlijnen van complexe machinetreinen met meerdere koppelingen is eenvoudiger met lasergereedschap. RotAlign Touch Kan een machinetrein van maximaal 14 machines uitlijnen. In de multi-koppelingsmodus kan met één enkele asomwenteling elke koppeling in de trein worden gemeten, zonder dat de sensoren van koppeling naar koppeling hoeven te worden verplaatst. Het systeem levert vervolgens resultaten die laten zien hoeveel elke machine in de trein moet bewegen om de uitlijning te bereiken, wat resulteert in direct inzetbare workflows die zelfs de meest complexe machine-uitlijningen vereenvoudigen.

Alle laseruitlijnsystemen van Pruftechnik kunnen digitale documentatie rechtstreeks naar de cloud uploaden voor eenvoudige toegang, rapportage en traceerbaarheid op lange termijn. Dit zorgt ervoor dat elke uitlijning wordt vastgelegd, beoordeeld en opgeslagen, waardoor teams naleving kunnen aantonen en toekomstig onderhoud kunnen stroomlijnen.

Laseruitlijnsystemen kunnen snijden stoomturbine-uitlijning tijd in de helft. Met Laseruitlijnsystemen van Pruftechnikwordt turbine-uitlijning niet alleen haalbaar, maar ook efficiënt, nauwkeurig en herhaalbaar.