Die lösung für 4-wege-verbindungen
Leckagen in einer Gasturbine können nicht nur zu ungeplanten Ausfällen und Schäden an wichtigen Anlagen führen, sondern auch ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen. Durch die Kombination mehrerer Produkte und Technologien ist es Nord-Lock gelungen, eine Lösung für das verbreitete Problem undichter 4-Wege-Verbindungen in 501F-Gasturbinen zu entwickeln.
Zu Undichtigkeiten bei den 4-Wege-Verbindungen in Gasturbinen kommt es in der Regel dann, wenn sich die Turbinenzylinder bei extremen Temperaturschwankungen mit der Zeit verziehen und verformen. Verstärkt wird das Problem durch Zylinderfehlstellungen, wenn die Flanschflächen nicht mehr die maximale Kontaktfläche bieten, die für eine ordnungsgemäße Abdichtung erforderlich ist. In der Folge kommt es dann zu Undichtigkeiten.
Undichtigkeiten können erhebliche Schäden an der Instrumentierung und Isolierung der Turbine verursachen, aber auch die Prozess- und Arbeitssicherheit gefährden. Kürzlich ging die Nord-Lock Group eine Partnerschaft mit einem Betreiber von 501F-Gasturbinen ein, der über 20 Jahre lang Probleme mit undichten Verbindungen hatte. Im Rahmen eines gemeinsamen F&E-Projekts machten sich die Partner auf die Suche nach einer besseren Lösung.
Eine dauerhafte Lösung musste her
„Die bisherigen Lösungsansätze für die Betreiber solcher Gasturbinen waren entweder temporärer Natur oder bestanden eher darin, die Undichtigkeiten einzudämmen, statt sie komplett zu unterbinden“, erklärt Jeremy Hersom, Business Development Manager, Power Generation, bei der Nord-Lock Group.
Eine gängige Art der Eindämmung ist das Anschweißen von Auffangvorrichtungen. Allerdings wird die Undichtigkeit dadurch nicht behoben. Stattdessen wird der Prozess komplizierter, da die Vorrichtungen bei einem Stillstand entfernt und anschließend wieder angebracht werden müssen, was zusätzlich Zeit und Geld kostet.
„Die bisherigen Lösungen haben sich nur auf eine Einzelursache konzentriert, um das Problem anzugehen“, so Hersom. „Für unsere Lösung kombinieren wir stattdessen mehrere Produkte und Technologien aus unserem Produktportfolio, um mehrere Ursachen gleichzeitig zu beseitigen.“
Während des Projekts hatten die Experten der Abteilung Power Generation von Nord-Lock Zugang zu den Turbinen des Betreibers und konnten die Zylinderkonfigurationen und Ursachen der Undichtigkeiten so gezielt untersuchen.
„Der direkte Zugang zu den 501F-Gasturbinen erwies sich als entscheidend für die erfolgreiche Diagnose der verschiedenen Faktoren, die zur Undichtigkeit beitragen“, erinnert sich Hersom.
„Das war tatsächlich ein längerer Lernprozess, zumal mehrere Lösungen entwickelt und getestet werden mussten.“
Clevere Kombination verschiedener Technologien
Nach umfangreichen Tests stand fest: Die wirksamste Lösung ist eine Kombination aus mehreren Nord-Lock Produkten und Technologien. Dabei kommt zunächst ein Hydraulisches Schließsystem (HCS) von Boltight zum Einsatz, mit dem schnell und vorübergehend die Ausrichtung der Zylinder und die Vorspannung der 4-Wege-Verbindung sichergestellt werden. Wenn nach dem Zusammendrücken des Zylinders durch das HCS ein Schraubenloch oder ein Flansch noch immer eine falsche Ausrichtung hat, wird der Zylinder mittels CamAlign-Spannsystem neu ausgerichtet. Dadurch kann ein interner Spalt um 2 bis 4 Millimeter geschlossen werden, wodurch eine kleinstmögliche Öffnung erreicht wird.
Das HCS wird mit Druck beaufschlagt, um den Turbinenzylinder gleichzeitig und gleichmäßig um die 4-Wege-Verbindung herum zusammenzudrücken. Somit wird der Bereich isoliert. Während der Druck durch mehrere hydraulische Vorspannwerkzeuge aufrechterhalten wird, werden interne und externe Spaltwerte aufgezeichnet und die Zylinderausrichtung überprüft.
Sobald diese Anpassungen abgeschlossen sind und die 4-Wege-Verbindung korrekt ausgerichtet ist, wird die Verbindung erneut mit dem HCS zusammengedrückt. Durch spannen der Superbolt-Spannelemente mit Vielfachschrauben wird die Last durch selbige aufgebracht und die Verbindung so dauerhaft vorgespannt. Anstatt jede Schraube einzeln zu spannen, wodurch es zum Verschieben der Fugen kommen kann, fixiert das HCS die gesamte Verbindung und sorgt so für absolute Stabilität, während die Schrauben nach und nach gespannt werden.
Anschließend wird in dem Bereich, in dem der Verbrennungszylinder und die Turbinenabschnitte aufeinander treffen, eine interne Dichtung als zusätzliche Schutzschicht installiert. Mögliche Undichtigkeiten, die sich durch die Neuausrichtung der Zylinder nicht verhindern lassen, werden dadurch beseitigt.
Die beste Lösung auf dem Markt
Die Kombination der Nord-Lock Lösungen – darunter Spannelemente mit Vielfachschrauben, hydraulische Schließsysteme und Ausrichtungsspannelemente – wurde vom Betreiber der Gasturbinen getestet und hat sich als wirksam bei der Verhinderung von Undichtigkeiten in 4-WegeVerbindungen erwiesen. Es hat seither keine ungeplanten Stillstände aufgrund von Schäden an der Instrumentierung oder Isolierung gegeben, und es wurde eine sicherere Arbeitsumgebung im Turbinengehäuse geschaffen.
Das allgemeine Feedback des Turbinenbetreibers: „Das ist die beste Lösung gegen Undichtigkeiten in 4-Wege-Verbindungen, die es derzeit auf dem Markt gibt.“
Auch wenn es sich um eine maßgeschneiderte Lösung für den Betreiber der 501F-Gasturbinen und seine Anlagen handelt, erweisen sich die im Rahmen des Projekts gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen für Nord-Lock als wertvoll.
„Alle Turbinen haben ein gemeinsames Prinzip: Ein Rad bzw. ein Rotor dreht sich, um durch Bewegung Energie zu erzeugen“, erklärt Peter Miranda, Regional Sales Director, Nord-Lock Group. „Die Erkenntnisse unserer Experten aus dem Fachbereich Power Generation erweitern unser Know-how und können zur Lösung ähnlicher Probleme mit Undichtigkeiten herangezogen werden.“
