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Dec 02, 2023

Affrontare le sfide delle condizioni del vapore

Once again, a failure has occurred on the steam turbine that drives a large

Ancora una volta si è verificato un guasto alla turbina a vapore che aziona un grande treno di compressori nel vostro impianto.

Le parti rotte sono ovunque. In qualità di responsabile della manutenzione, sei stato chiamato per determinare la causa principale del problema. Il sistema di fornitura del vapore è stato problematico, quindi sospetti immediatamente che la fornitura sia stata interrotta dai vari sistemi che generano il vapore. Nello scenario peggiore, il tuo impianto deve importare vapore dall’esterno della recinzione per soddisfare la domanda. Poiché l'unità è scattata a causa delle forti vibrazioni, era troppo tardi per evitare danni alla turbina a vapore. Al momento del guasto l'intera unità era instabile, probabilmente a causa di un temporale scoppiato nella zona.

Nel vostro impianto specifico, il vapore proviene dal calore di scarto del processo, dalle caldaie, dai generatori di vapore a recupero di calore (HRSG) e/o viene importato. Il reparto utilities gestisce il bilancio del vapore all'interno dell'impianto, monitorando la qualità del vapore, la domanda, nonché le condizioni necessarie per il suo rilascio. Durante una giornata normale, la fornitura di vapore è abbastanza prevedibile. Tuttavia, i malfunzionamenti all’interno del sistema solitamente provocano spostamenti non pianificati nella fornitura di vapore. Per mantenere l’impianto efficiente e proteggersi da tali interruzioni, molti impianti di produzione fanno affidamento sull’utilizzo di quanto più calore di scarto possibile dal sistema di processo per generare vapore.

Queste condizioni e sfide sono comuni in molte strutture. Un approccio per diagnosticare e risolvere il problema può essere il seguente.

Per determinare la causa principale è necessario considerare diversi fattori. Innanzitutto, poiché la turbina a vapore si è guastata, è necessario valutare le condizioni del vapore. Poiché la strumentazione non è disponibile per misurare le condizioni del vapore, è possibile utilizzare altri dati per determinare le condizioni del vapore al momento dell'incidente. In questo caso erano disponibili i dati del compressore. È stato condotto uno studio sulle prestazioni del compressore in base alle effettive condizioni del processo per determinare la potenza consumata.

Attraverso un'analisi del trasferimento di calore basata sulle condizioni del flusso, è stata calcolata una temperatura stimata all'ingresso della turbina a vapore. Poiché nel sistema erano presenti molti utenti, ciascun utente doveva essere valutato per determinare le condizioni di flusso totali. Sono state eseguite iterazioni basate sul trasferimento di calore per convergere su un equilibrio di calore e materiale che equivarrebbe alla potenza sviluppata rispetto a quella consumata. In questo caso, è stato stabilito che il vapore umido probabilmente colpiva la turbina o provocava elevate vibrazioni a causa dello sviluppo di acqua nelle parti interne in una regione o regioni non progettate per la ricaduta liquida. C'era anche una questione del campo di flusso aerodinamico a causa della maggiore richiesta di vapore causata dal minore surriscaldamento.

Si consigliano i seguenti passaggi per risolvere un problema come questo.

È importante considerare i transitori che potrebbero essersi verificati in questi sistemi, come, in questo caso, in molti utenti del vapore. Alcuni potrebbero essere entrati e usciti causando transitori/slancio, portando a pulsazioni indesiderate nel sistema. Come per molti di questi sistemi complessi, la progettazione e l'analisi delle cause profonde dovrebbero essere guidate da un ingegnere professionista competente a svolgere il lavoro utilizzando un approccio multidisciplinare.

KnightHawk è stato coinvolto in numerosi progetti che coinvolgono sistemi a vapore negli ultimi 30 anni, inclusi ma non limitati a: dispositivi di abbassamento della pressione, guasti alle turbine a vapore, guasti alle caldaie a calore di scarto, guasti alle condutture del vapore, problemi di controllo delle valvole, guasti alle valvole di arresto, ricalibrazione delle turbine e design delle pale delle turbine a vapore.

Per ulteriori informazioni, visitare www.knighthawk.com o chiamare il numero (281) 282-9200.