Archive: Aug 2022

Betriebs- und Wartungsherausforderungen in PowerGen

Auszug aus „Selective Brilliance: The Use of Brush Plating in the PowerGen Industry“, hier das Whitepaper herunterladen.

Der Großteil der industriellen und kommunalen Stromerzeugung in den USA wird von Generatoren erzeugt, die von Dampf- oder Gasturbinen angetrieben werden, wobei eine wesentlich kleinere Prozentsatz, der von Windkraftanlagen erzeugt wird. Im Kern besteht eine Turbine im Wesentlichen aus einer Reihe rotierender Schaufeln. Die normale Mechanik rotierender Anlagen ist einer der Faktoren, die zu einer Vielzahl von Wartungsherausforderungen beitragen.

Einige Probleme treten häufiger bei Gasturbinen auf, wo im Laufe der Zeit Korrosion an hochfesten, teuren geschmiedeten Stahlkomponenten auftreten kann. Korrosion kann Turbinenwellen oder andere Komponenten in kritischen Bereichen angreifen und schließlich eine Welle schwächen. Innerhalb einer Turbine entsteht durch Korrosion und die anschließende Erosion von Metall das sogenannte „Bucket Rock“. Dies liegt daran, dass die Schaufeln in der Turbine nicht perfekt ausbalanciert sind, bis die Turbine mit voller Drehzahl läuft. Wenn also eine Turbine anfährt oder abschaltet, schaukeln die Schaufeln hin und her, bis die volle Geschwindigkeit oder der vollständige Stillstand erreicht ist. Dieses Schaukeln verursacht Kratzen und Reiben an der Welle, verschleißt das Metall und erzeugt einen Bereich, der als Eimer bezeichnet wird – ein Spiel außerhalb der Toleranz zwischen Bereichen der Welle und den Schaufeln. Spitzenlast-GenSets, dezentrale Erzeugungsanlagen in der Nähe des Endverbrauchers, sind durch den häufigen Wechsel von Online- zu Offline-Betrieb besonders zusätzlichen Belastungen ausgesetzt. Während der Off-Line-Perioden der Drehung des Drehgetriebes mit niedriger Geschwindigkeit tritt das Problem des Steinverschleißes der Schaufel aufgrund von Stößen und Erosion von Passgenauigkeitstoleranzen der Präzisionsschaufel auf.

Weitere Faktoren, die sowohl Turbinen als auch Generatoren beeinträchtigen, sind hohe Hitze und anhaltende Korrosion. Durch mangelhafte Schmierung, Verschmutzung oder Überhitzung können Verschleiß- oder Riefenschäden an Lagerzapfen oder im Bereich der Wellenabdichtung auftreten. Verschiedene atmosphärische Verunreinigungen und das galvanische Potential unterschiedlicher Metalle können Korrosionsprobleme verursachen, die oft durch Hitze oder eine Vielzahl von ausfransenden Oberflächen beschleunigt werden können.

Laut einem Bericht des Beratungsunternehmens GlobalData werden die weltweiten Wartungsausgaben voraussichtlich von 9,25 Mrd.

Selektive Beschichtung ist eine Möglichkeit, Korrosionsschutzeigenschaften zu erzielen und vor Verschleiß und Reibung zu schützen. Es kann dazu beitragen, die Leistung kritischer Komponenten und Geräte zu schützen, zu verbessern und zu optimieren, und kann dazu beitragen, die Betriebsleistung, Lebenserwartung, Zuverlässigkeit und Gesamtbetriebskosten zu verbessern.

Für den OEM stellen Generatoren eine Reihe einzigartiger Herausforderungen in Design, Produktion und Wartung dar, da Stromschienenverbindungen enorme Stromlasten tragen und die Leitfähigkeit und langfristige Integrität dieser Verbindungen für die Ausgangseffizienz von entscheidender Bedeutung sind. Kupfer- und Aluminiumleiter und andere kritische Erdungsstellen werden üblicherweise mit Silber oder Zinn und bei bestimmten Anwendungen mit Nickel galvanisiert.

Dynamische Verbindungen, die Fressen ausgesetzt sind, können auch Kandidaten für spezielle Galvanisierungsverfahren sein, insbesondere wenn bei der Konstruktion unterschiedliche Metalle und galvanische Potentiale berücksichtigt werden. Kühlkörper stellen andere Herausforderungen dar, und je nach Geometrie können bestimmte Bereiche des Kühlkörpers am besten mit Silber, Zinn oder Nickel galvanisiert werden, während der Rest des Oberflächenbereichs blank bleibt oder lackähnliche Beschichtungen aufgebracht werden.
Andere Bereiche, in denen die Galvanisierung eine effektive Lösung darstellt, sind Kollektorringe und Erregerkomponenten, die Designanforderungen haben können, bei denen galvanisierte Komponenten oder bestimmte Oberflächen der Komponenten eine verbesserte Leitfähigkeit und eine längere Lebensdauer erfordern. Die Innendurchmesser des Generator-Halterings und der Passbereich der Schrumpfpassung am Rotor/Feldschmieden erfordern häufig verbesserte Oberflächenbehandlungen, um die langfristige Integrität der elektrischen Verbindung, die Stromkapazität und die richtigen Passmaße sicherzustellen.

Es gibt eine Vielzahl von Methoden, die üblicherweise für die Wiederherstellung mechanischer Toleranzen und die Verbesserung und den Schutz von stromführenden Oberflächen verwendet werden, von denen einige Schweißauflagen, Metall-/Thermospritzen und plastifizierte Metallpulver sowie Tauchtankbeschichtung außerhalb des Standorts umfassen. Während alle ihre Nischen haben, bietet keines die eindeutigen Vorteile der selektiven Beschichtung.

Die selektive Beschichtung ist wesentlich schneller als die Tankbeschichtung und minimiert das Abdecken, die Demontage und die Ausfallzeiten, indem Lösungen abgeschieden werden, die Verschleiß, elektrischem Kontakt und Korrosion widerstehen. Es ist schnell und kostengünstig und für alles anpassbar, von der OEM-Produktanwendung bis hin zu einmaligen Reparaturen, und kann überall vor Ort durchgeführt werden.