Uitdaging
Als er zich onregelmatigheden voordoen in een gasturbine zal de bedieningssoftware er voor zorgen dat de gasturbine wordt gestopt om een bedrijfsstoring te voorkomen, daar dit laatste vaak uitmondt in financiële schade. De gasturbine tript. Een onstabiele vlam, hetgeen resulteert in onaanvaardbare trillingen in de verbrandingskamer, is een van de redenen van zo’n trip. En tijd is geld, stilstand kost geld. KEMA "FlameBeat®", een on-line bewakingssysteem, is ontworpen om een trip als gevolg van vlampulsaties te voorkomen en om tijdig schade aan heetgas onderdelen te voorkomen. Dit bespaart geld.

Oplossing
In moderne gasturbines wordt een vermindering van de NOx-uitstoot bereikt met Dry Low NOx-branders, die een pre-mix van brandstof met een grote overmaat lucht gebruiken . De vlam van arme pre-mix branders wordt gemakkelijk onstabiel. Dit is de oorzaak van akoestische trillingen die de constructie van de verbrandingskamer kunnen beschadigen. Sterke trillingen ontregelen de gasturbine en het veiligheidssysteem zal ervoor zorgen dat de machine tript.

Het KEMA "FlameBeat®" on-line verbrandingsbewakingssysteem is gebaseerd op dynamische hoge temperatuur druksondes, direct op de verbrandingskamer gemonteerd, die de druk meten. Het spectrum van geluidstrillingen welke tijdens normaal gebruik optreden wordt opgeslagen in een database als de "vingerafdruk" van de verbrandingskamer. Door de actuele spectra te vergelijken met de "vingerafdruk" kan FlameBeat® de aanwezigheid van defecten of de degradatie van onderdelen in een vroeg stadium signaleren. Op deze manier verstrekt het systeem informatie over scheurtjes in verbrandingskamers, pakking lekkage, branderschade of variaties in de brandstofkwaliteit. Het helpt tevens turbine trips als gevolg van trillingen met een grote amplitude te voorspellen en te voorkomen.

Voordelen
Met behulp van het KEMA "FlameBeat®" on-line verbrandingsbewakingssysteem kunt u:

• veel geld besparen doordat u tijdig een duidelijk beeld krijgt van de defecten, waardoor grote storingen voorkomen kunnen worden
• toestandsafhankelijke onderhoudswerkzaamheden uitvoeren in plaats van correctieve onderhoudswerkzaamheden te doen
• inzicht krijgen in het degradatieproces van liners en heetgasdelen, zodat u een juiste inschatting kunt maken van de levensduur
• turbine trips, als gevolg van vlaminstabiliteit, helpen voorkomen
• de branders op elk gewenst moment en op een eenvoudiger manier afstellen.   

Voorbeeld
KEMA heeft het "FlameBeat®"-systeem geïnstalleerd bij de gasturbines van de energiecentrales Lage Weide en Diemen van Nuon Power Generation B.V. in Nederland. Verschillen in het niveau en de frequentie van de vlampulsaties in één van deze eenheden deed een scheurtje in de verbrandingskamer vermoeden. Dit is tijdelijk gerepareerd en de eenheid kon weer in bedrijf worden gesteld. De verbrandingskamer is tijdens de volgende geplande revisie vervangen.

"Voor een gezonde nachtrust"

Kennis van de toestand van componenten in een installatie is van groot belang voor een betrouwbare bedrijfsvoering. In een toekomst waarbij ook grote commerciële belangen zijn verbonden aan de betrouwbaarheid en de voorspelbaarheid van bijvoorbeeld energielevering wordt dit belang alleen maar groter.

Er is veel geld te verdienen met het bewaken van de kritieke componenten zodat onderhoud op de meest geschikte momenten kan plaatsvinden. Dit zogenaamde toestandsafhankelijk onderhoud vereist de juiste apparatuur om ook daadwerkelijk de toestand van componenten in kaart te kunnen brengen. Hierbij valt te denken aan apparatuur voor het meten van trillingen, temperaturen, drukken enzovoort. Het uitsparen van bijvoorbeeld één schoepenset op de levensduur van een gasturbine kan oplopen tot een bedrag van vele miljoenen EURO.

Daarnaast is on-line diagnostiek een uitstekend hulpmiddel bij het voorkomen van trips van de machines. Deze trips verstoren de betrouwbaarheid van de levering en zijn bijzonder nadelig voor de levensduur van heetgasdelen. Afgezien van de commerciële implicaties door het niet kunnen voldoen aan leveringsverplichtingen zijn de kosten van trips voor grote gasturbines in de orde van EUR 50.000-100.000.

Hoe kan dit worden voorkomen?

KEMA levert de volgende systemen voor on-line diagnostieken:

• TurboTherm voor schoeptemperaturen
• FlameBeat voor brandermonitoring
• BladeLife voor schoeplevensduur.  

U kunt catastrofale storingen en noodstops voorkomen door gebruik te maken van de verbeterde KEMA temperatuurmetingen van turbineschoepen.

Uitdaging
In moderne gasturbines bestaan er grote verschillen tussen de inlaattemperatuur van de turbine en de toelaatbare metaaltemperatuur van de schoepen. Om deze reden worden de schoepen gekoeld. Een verstoring van het koelproces zal de schoepentemperatuur doen oplopen en hierdoor zullen er, uiteindelijk, te vroeg schades aan de schoepen optreden. Dit soort schade is zeer kostbaar.

Oplossing
KEMA biedt u een systeem van contactloze temperatuurmetingen aan. Zo is er een meetmethode ontstaan voor onder andere het traceren van koelproblemen. Bovendien heeft de schoepentemperatuur invloed op de oxidatie van de coating, en op vermoeiing en kruip van de gasturbineschoepen en is daardoor van groot belang voor de levensduur van de schoepen.

Het nut
Door middel van het maken van een ‘vingerafdruk’ van de schoepentemperaturen van een turbinetrap kunnen schoepen met een temperatuur die afwijkt van de gemiddelde temperatuur direct worden geïdentificeerd. Door het vervangen van te hete schoepen wordt het risico op ernstige schade verlaagd. In turbines waarvan de rotorschoepen niet zijn gekoeld, maakt pyrometrie het zo mogelijk om door aanpassing van de inlaattemperatuur een optimaal evenwicht tussen het rendement van de turbine en de levensduur van de schoepen te bereiken. Een belangrijk kenmerk van de methode is dat de temperatuur kan worden gemeten terwijl de turbine in normaal bedrijf is, het bedrijfsproces hoeft dus niet onderbroken te worden.

Voordelen
Het meten van de schoepentemperatuur

• verlaagt het risico van een schade aan de rotorschoepen door oververhitting
• zorgt ervoor dat het eventueel blokkeren van koelkanalen (trend analyse) wordt ontdekt.  

Voor een reeks representatieve omstandigheden, geeft een kosten-batenanalyse een netto contante waarde van EUR 3 miljoen aan.

Uitdaging

De onderdelen van heetgasdelen van een gasturbine hebben een beperkte levensduur. Ze worden vervangen volgens de richtlijnen van de fabrikant. Deze zijn echter vaak conservatief en er wordt niet gekeken naar de individuele bedrijfsomstandigheden. De kosten van vervanging kunnen oplopen tot een derde van het oorspronkelijke investeringsbedrag.

Oplossing

KEMA heeft BladeLife ontwikkeld: levensduurmanagement systemen voor diverse soorten gasturbines. In dit systeem zijn de elementen kruip, vermoeiing en degradatie van de coating opgenomen. De restlevensduur wordt op basis van historische bedrijfsdata bepaald. Simulaties geven de mogelijkheid het effect van bedrijfsparameters in te schatten. Bovendien kunnen acceptatiecriteria, zoals coating en wanddikte, worden afgeleid vanuit de kennis verwerkt in de modellen.

Voordelen

BladeLife zorgt ervoor dat een optimaal levensduurmanagement mogelijk is en geeft een duidelijk beeld van het effect van de bedrijfsparameters, zodat het ontstaan van ongunstige condities kan worden voorkomen. De restlevensduur is misschien wel veel langer dan de fabrikant aangeeft. Onderhoudsplanning wordt ondersteund en vervanging of reparatie van componenten kan worden gebaseerd op betrouwbare, gekwantificeerde gegevens.

Meer informatie? Neem contact met ons op.