Steam turbines for flexible operation

• Autorzy: Biesinger Frank , Huáscar Lorini , Banaszkiewicz Mariusz

Warianty tytułu

PL

Turbiny parowe do elastycznej eksploatacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The demand for more flexible operation of power plants has increased significantly in the last few years. Increased numbers of starts, operating hours and ramp rates result in accelerated lifetime consumption of the steam turbine components. Nowadays, one of the major tasks is to assess the capabilities of existing steam turbine units in terms of more flexible operation. New concepts are developed to allow improved flexible operation with associated thermal stress protection of components. New calculation methods support this approach and help to best utilize the remaining lifetime for future operation. The current lifetime status has to be established first and the remaining lifetime is then available to be utilized and distributed for future operation. The assessment of components is done by using the Finite Element Method with creep and transient calculations. Implementation of a state-of-the-art thermal stress control system allows adjustment of the stress calculator settings to the needs of the re-allocated remaining life. There are also options available to enhance flexible operation within an existing steam power plant, e.g. a reconditioning of the existing rotor with particular focus on the first blade groove or exchange an existing component for one with superior properties.

PL

W ostatnich kilku latach znacząco wzrosło zapotrzebowanie na elastyczną eksploatację elektrowni zawodowych. Zwiększona liczba rozruchów, godzin pracy oraz wyższe tempa zmian mocy skutkują przyspieszonym zużyciem elementów turbin parowych. Obecnie jednym z głównych zadań jest ocena możliwości poprawy elastyczności eksploatacji aktualnie pracujących bloków parowych. Opracowano tutaj nowe koncepcje zwiększające elastyczność pracy z jednoczesnym zabezpieczeniem elementów od naprężeń termicznych. Umożliwiły to nowe metody obliczeniowe, które jednocześnie wspomagają jak najlepsze wykorzystanie trwałości resztkowej w dalszej eksploatacji. W pierwszym kroku określa się aktualny stan żywotności a następnie dostępną żywotność resztkową rozkłada się na dalszą eksploatację. Ocena żywotności elementów wykonywana jest za pomocą metody elementów skończonych wykorzystywaną w obliczeniach pełzania i zmiennych warunków pracy. Implementacja nowoczesnego systemu kontroli naprężeń termicznych umożliwia dostosowanie jego nastaw do potrzeb realokowanej trwałości resztkowej. Dostępne są również inne opcje poprawy elastyczności istniejących bloków, np. odnowa wirnika ze szczególnym uwzględnieniem pierwszego wrębu łopatkowego lub wymiana elementu na nowy o lepszych własnościach.

Słowa kluczowe

EN

steam turbine; lifetime assessment; thermal stress control; creep; fatigue

PL

turbina parowa; ocena żywotności; kontrola naprężeń termicznych; pełzanie; zmęczenie

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 12
• Strony: 706--713
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Biesinger Frank

• GE Power AG, Mannheim

autor

Huáscar Lorini

• GE Power AG, Mannheim

autor

Banaszkiewicz Mariusz

• GE Power Sp. z o.o., Elbląg

Bibliografia

• [1] Pawlik M., Technologically advanced power plant units - new challenges, "Energetyka", 8:595-599, 2012 (in Polish).
• [2] Helbig K., Steam Plant Case Study: Plant Flexibility Improvements focus ST - minimize variable plant costs. In Power Plant Flexibility Europe, Vienna, 2013.
• [3] Commission E., EU energy in figures, 2014. [Online]. Available: http://ec.europa.eu/energy/sltes/ener/files/documents/2014_ pocketbook.pdf
• [4] Helbig K., Betriebsoptimierung von Kraftwerken im Kontext vom Lebensdauermanagement, in VDI Wissensforum, Wiesbaden, 2015.
• [5] Heinzel T., et al., Einführung Einmühlenbetrieb in den Kraftwerken Bexbach und Heilbronn, VGB PowerTech, vol. 11, 2012.
• [6] Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWi), October 2014. [Online]. Available: https://www.bmwi.de/BlvlWi/ Redaktion/PDF/G/gruenbuch-gesamt-englisch,property=pdf,ber eich=bmwi2012,sprache=de,rwb=true.pdf
• [7] Lindval K., Modern Power Systems, 02.08.2015. [Online]. Available: http://www.modernpowersystems.com/features/featur-eretrofitting-for-greater-flexibility-4636677/
• [8] Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA), VDMA 4315-5, Turbomaschinen und Generatoren - Anwendung der Prinzipien der Funktionalen Sicherheit - Teil 5: Risikobeurteilung Dampfturbinen, 2013-02.
• [9] GE Digital, Predix, [Online]. Available: https://www.pre-dix.com/
• [10] Schubert J., Markgraf M., Verbessertes Verfahren zur Bewertung von Kriechporen in warmfesten 9-12Cr-Stählen für eine genauere Lebensdauerbewertung warmgehender Bauteile, in 38. Vortragsveranstaltung „Langzeitverhalten warmfester Stähle und Hochtem-peraturwerkstoffe", Düsseldorf, 2015.
• [11] Schaaf T., Vogt J., Mohr W., Helbig K., Flexibility Improvement of Steam Turbines for Conventional and CCPPs, in PowerGen Europe, Vienna, 2013.
• [12] Helbig K., Banaszkiewicz M., Mohr W., Advanced lifetime assessment and stress control of steam turbines, in PowerGen Europe, Milan, 2016.
• [13] GE Power Generation, 2016 Gas Power Services Catalog, [Online]. Available: https://powergen.gepower.com/ catalogs. html?catalog=productcatalog

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).