Siemens

Proces naprawczy wykorzystujący technologię EOS otwiera nowe możliwości w zakresie ograniczenia kosztów konserwacji przemysłowych turbin gazowych

„Dzięki tej nowej technologii napraw mamy nadzieję wykonywać te wysoce precyzyjne zadania jeszcze szybciej”.

Dr Vladimir Navrotsky, kierownik Działu Technologii i Innowacji w Siemens Energy Service

W roku 1852 James Prescott Joule jako pierwszy opisał fizyczne zasady działania turbiny gazowej – obieg termodynamiczny, znany również jako obieg Joule’a. Pierwsze idee i koncepcje tego wynalazku sięgają roku 1791. Firma Siemens Industrial Turbomachinery AB (SIT) z siedzibą w Szwecji produkuje turbiny gazowe do produkcji energii stosowanej w przemyśle oraz w branży ropy naftowej i gazu o mocy zawartej w przedziale od 15 do 60 MW. Oprócz budowy turbin filia Siemens zapewnia również długoterminową pomoc techniczną i konserwację tych inżynierskich arcydzieł. Mając na celu ograniczenie kosztów konserwacji, Siemens pracuje obecnie nad rozwojem i wdrożeniem technologii wytwarzania przyrostowego przy wykorzystaniu technologii i sprzętu EOS.

WYZWANIE

Turbina gazowa składa się z punktu poboru powietrza, sprężarki, komory spalania, turbiny i punktu uwalniającego ogrzany gaz. Powietrze wprowadzane przez silnik sprężane jest za pomocą sprężarki. W komorze spalania sprężone powietrze mieszane jest z paliwem i poddane jest spalaniu, co ma na celu zwiększenie energii kinetycznej przepływu. W turbinie energia kinetyczna przepływu przekształcana jest w energię mechaniczną. Ta energia mechaniczna wykorzystywana jest do uruchamiania sprężarki turbiny gazowej i generatora (w celu wytwarzania energii elektrycznej) lub innego elementu napędzanego (np. sprężarka do pompowania gazu/ropy w rurociągach). Podczas pracy turbiny komponenty znajdujące się na ścieżce ogrzanego gazu silnika narażone są na działanie wysokich temperatur, niekiedy przekraczających 1000°C (np. skrzydełka i łopatki). To zaś prowadzi do zwiększonego poziomu zużycia komponentów znajdujących się na ścieżce ogrzanego gazu. Ma to również wpływ na końcówkę palnika – punktu, w którym odbywa się zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej. Tutaj efekty zużycia łatwo można dostrzec oraz zmierzyć. Producent przeprowadził szereg precyzyjnych badań, mając na celu określenie zalecanego czasu pracy, po którym palniki zwykle wymagają naprawy.

Tradycyjna metoda naprawcza wymagała prefabrykacji dużych odcinków końcówki palnika. Ten prefabrykowany element wykorzystywany jest jako substytut końcówki palnika po upływie określonego czasu pracy (następuje wycięcie starej końcówki i dospawanie nowej, wykonanej w technologii prefabrykacji). Tradycyjny proces naprawczy może być czasochłonny, jako że obejmuje znaczną liczbę procesów podległych i badań. Aby uprościć i przyspieszyć proces naprawczy firma Siemens wdrożyła technologię wytwarzania przyrostowego.

ROZWIĄZANIE

Podjęcie takiego przedsięwzięcia wymaga współpracy z innowacyjnym partnerem. Siemens zyskał go w firmie EOS: oprócz posiadania odpowiedniej technologii wytwarzania przyrostowego, firma EOS była również w stanie w krótkim czasie dokonać indywidualnej adaptacji jednego ze swoich urządzeń zakładowych, EOSINT M280, do obróbki metalu. Modyfikacje obejmowały w szczególności skalę wnętrza urządzenia, które musiało zostać powiększone, aby móc umieścić w nim palnik o wielkości 800 mm. Producent dostosował również inne elementy urządzenia, takie jak system kamer i optyczny system pomiarowy oraz dokonał odpowiednich zmian w oprogramowaniu. Firma EOS dokonała szeregu zmian w systemie EOSINT w niecały rok.

Od początku było oczywiste, że takie podejście pozwoli na zyskanie szeregu korzyści. Zamiast wymiany znacznej części końcówki palnika, Siemens rozpoczął naprawę od usunięcia jedynie zniszczonego materiału. Ponadto podczas naprawy starsze wersje palników zgromadzone w zakładzie mogły zostać przebudowane, dopasowując je do wymogów najnowszego projektu. Dzięki temu starsze wersje palników nie tylko mogły ulec naprawie, ale i udoskonaleniu, co nadaje nowe znaczenie terminowi „wytwarzanie przyrostowe”.

REZULTATY

Liczby, dane i fakty wyraźnie wskazują na pomyślne rezultaty nowego procesu naprawczego. Firma Siemens Industrial Turbomachinery będzie w stanie wywrzeć znaczący wpływ na podstawowy element dotychczas wzbudzający niepokój – ograniczenie czasu naprawy: również dla operatora istotne jest, aby turbiny szybko mogły powrócić do pracy. Otwiera to zarazem drogę do dodatkowych możliwości w zakresie potencjalnego ograniczania kosztów czynności naprawczych i konserwacyjnych.

Oprócz usprawnienia własnego procesu naprawczego Siemens może teraz zaoferować swoim klientom szereg strategicznych korzyści: Dzięki temu nowemu procesowi eksperci mogą doskonalić technologię turbin poprzez integrację komponentów w procesie naprawczym. W ten sposób operatorzy mogą stosować najnowsze technologie, nawet jeżeli ich turbiny są w obiegu od lat. Dr Vladimir Navrotsky, kierownik Działu Technologii i Innowacji w Siemens Energy Service, Oil & Gas and Industrial Applications, podsumowuje: „dzięki tej nowej technologii napraw mamy nadzieję wykonywać te wysoce precyzyjne zadania jeszcze szybciej.”

Nie tylko szwedzka filia Siemens uważa projekt za znaczące osiągnięcie. „Udało nam się z powodzeniem wprowadzić naszą technologię do dziedziny napraw. Wykazaliśmy, że jesteśmy w stanie szybko dostosować nasz system, spełniając szczegółowe wymogi naszych klientów. W tym przypadku dokonano istotnych zmian zarówno w urządzeniu, jak i w oprogramowaniu. Wszyscy pracownicy zaangażowani w ten proces patrzą dziś wstecz z satysfakcją, myśląc nie tylko o efekcie końcowym, lecz i o całej drodze ku jego osiągnięciu.” – mówi Stefan Oswald z EOS.