Milyen alapozási feltételek szükségesek egy 50 MW-os gőzturbinához

Egy 50 MW-os gőzturbina alapozásának többet kell tennie, mint a gép statikus tömegének hordozása. Stabil beállításban kell tartania a turbina-generátor gépsort, miközben ellenáll a dinamikus erőknek, korlátozza a rezgésátvitelt, lehetővé teszi a hőtágulás miatti mozgást, és megbízhatónak marad a talaj- és üzemi körülmények változása mellett is. A minőség- és biztonságellenőrzés központi kérdése az, hogy a teljes alapozás-talaj rendszer a terveknek megfelelően viselkedik-e, nem pedig az, hogy a betonblokk egyszerűen kellően masszívnak tűnik-e.

A végleges kialakításnak követnie kell a turbina OEM gyártójának terhelési adatait, megengedett rezgési kritériumait, horgonycsavar-elrendezését és szerelési követelményeit. Az építészeti-kivitelezési rajzok nem kezelhetők a turbinacsomagtól függetlenül: a rotor dinamikája, a csapágyak elhelyezkedése, a generátor tengelykapcsolója, a kondenzátorcsatlakozások, a csővezetéki reakcióerők és a segédberendezés-skidek mind befolyásolják az alapozás tervezését és az átvételi munkát.

A talajjal kezdjen, ne a betonnal

A geotechnikai vizsgálat az első feltétel. A vizsgálatnak meg kell állapítania, hogy az alátámasztó talajrétegek képesek-e a holtterhelés, üzemi terhelés, tranziens terhelés, valamint bármely szeizmikus vagy helyspecifikus környezeti terhelés együttes viselésére elfogadhatatlan süllyedés vagy differenciális süllyedés nélkül.

Az egyenletes alátámasztás általában fontosabb, mint egyetlen kedvező teherbírási érték. Egy alapozás összességében megfelelő lehet a talajnyomás szempontjából, mégis komoly beállítási problémákat okozhat, ha az egyik oldala jobban süllyed, mint a másik. A differenciális elmozdulás megváltoztathatja a csapágyak magassági helyzetét, eltorzíthatja a turbinaház alátámasztási vonalát, és terhelheti a turbina és a generátor közötti tengelykapcsolót. Ezek a hatások fokozatosan, az üzembe helyezést követően jelentkezhetnek, ezért könnyen tévesen kiegyensúlyozási vagy csapágyhibának tulajdoníthatók.

A minőségellenőrzési csoportoknak biztosítaniuk kell, hogy a talajvizsgálati jelentés kitérjen a talajrétegződésre, a talajvízviszonyokra, az összenyomhatóságra, a szezonális nedvességváltozásokra, adott esetben a cseppfolyósodás lehetőségére, valamint a közeli szerkezetek vagy földmunkák hatására. A turbinacsarnok alatti feltöltés különös vizsgálatot igényel. A tervezett és vizsgált feltöltés megfelelő lehet, ha azt szakszerűen tervezték; az ellenőrizetlen feltöltés nem megfelelő alap egy nagy fordulatszámú forgógép alapozásához.

Az alapozás tömegének és merevségének együtt kell működnie

Egy 50 MW-os gőzturbinát általában a berendezésgép-sorhoz kifejezetten tervezett vasbeton alapozásra vagy szerkezeti talapzatrendszerre telepítenek. A tömeg segít csökkenteni a dinamikus erőkre adott választ, de önmagában a tömeg nem oldja meg a rezgési problémákat. A szerkezetnek elegendő merevséggel is rendelkeznie kell ahhoz, hogy megakadályozza a helyi hajlítást, csavarodást vagy egyenetlen elmozdulást a csapágyszékeknél, alaplemezeknél és horgonyzási pontoknál.

Az alapozás tervezésének a teljes dinamikus útvonalat figyelembe kell vennie: a forgó berendezést, az alapkeretet vagy alaplemezeket, a betonszerkezetet, a talajt és a csatlakozó csővezetékeket. A rugalmas alátámasztás akkor is felerősítheti a rezgést, ha maga a rotor megfelelően ki van egyensúlyozva. Ezzel szemben a túlságosan leegyszerűsített „minél nehezebb, annál jobb” megközelítés figyelmen kívül hagyhatja a rezonanciát, és kivitelezési, süllyedési vagy karbantartási hozzáférési problémákat okozhat.

A dinamikai elemzésnek értékelnie kell az alapozás sajátfrekvenciáit a turbina-generátor gépsor várható üzemi és tranziens gerjesztési frekvenciáihoz viszonyítva. A cél a rezonanciaközeli üzem elkerülése. Ennek az értékelésnek tartalmaznia kell a ténylegesen alátámasztott berendezéskonfigurációt, mivel a beépített generátor, gerjesztő, adott esetben hajtómű és segédberendezések megváltoztatják a rendszer válaszát.

A rezgést a forrásnál és a határfelületen is szabályozza

A rezgés elfogadásának nem csak a turbina üzemelése után kell kezdődnie. Az alapozásnál meghatározott ellenőrzési pontokra van szükség a kiöntés előtt, a kiöntés után, a beállítás során és az üzembe helyezés alatt. A felületi hibák, a horgonyzsebek körüli fészkesedés, a nem megfelelő kiöntőhabarcs-kontaktus, a rögzítetlen beágyazott elemek vagy az egyenetlen felfekvő felületek rezgési útvonalakká vagy helyi rugalmassági pontokká válhatnak.

A legtöbb turbinaalapozásnál a rezgésszigetelés nem egy külön réteg, amelyet alkalomszerűen a gép alá helyeznek. A szükséges kialakítás a turbina rögzítési koncepciójától és az épületszerkezettől függ. Egyes telepítések merev közös alapozást alkalmaznak; mások elválasztó hézagokat vagy speciálisan tervezett rezgéscsillapítási intézkedéseket igényelnek, hogy megakadályozzák a rezgés átterjedését a szomszédos berendezésekre vagy szerkezetekre. Rugalmas anyag beépítése az OEM gyártó és a mélyépítési tervezés alapja nélkül megváltoztathatja a dinamikus viselkedést és veszélyeztetheti a beállítás stabilitását.

A csatlakozó rendszerek szintén számítanak. A nehéz gőzvezetékek, elvételi csővezetékek, kondenzátornyakak, légcsatornák, kábeltálcák és segédcsővezetékek nem fejthetnek ki ellenőrizetlen erőket a turbinaházakra vagy támaszokra. A csőtartóknak a rendeltetésüknek megfelelően kell hordaniuk a csővezetékeket, miközben lehetővé teszik a tervezett mozgást. Egy ellenőrzésen megfelelőnek minősített alapozás is okozhat nagy rezgést, ha a turbinát a nem megfelelően kezelt csővezetéki terhelések kimozdítják a helyzetéből.

A horgonycsavarok, alaplemezek és kiöntőhabarcs precíziós elemek

A horgonycsavarokat gyakran közönséges építőipari szerelvényként kezelik, pedig a berendezés rögzítőrendszerének részei. Anyaguknak, beágyazási mélységüknek, kiosztásuknak, kiállásuknak, hüvelyeiknek, meghúzási eljárásuknak és hozzáférhetőségüknek meg kell felelniük a jóváhagyott berendezéselrendezésnek. A helytelen csavarpozíció helyszíni módosításokat kényszeríthet ki, amelyek csökkentik az állítási tartományt vagy nem kívánt feszültségeket okoznak.

A kiöntőhabarcs elhelyezése előtt ellenőrizze a következőket:

• A horgonycsavarok helyét, függőlegességét, menetállapotát és rendelkezésre álló állítási hosszát.
• Az alapozási magasságokat és az előkészített felfekvő felületek síklapúságát.
• Az alaplemez vagy alapkeret helyzetét a turbina és a generátor középvonalaihoz képest.
• A zsebek és érintkező felületek tisztaságát; a laza beton, olaj, víz és törmelék csökkenti a kötés minőségét.
• A zsaluzat tömítettségét és a kiöntőhabarcs bejuttatásának hozzáférését, hogy az anyag teljesen kitölthesse a szükséges érintkezési felületet.
• Az előírt kiöntőhabarcs-kötési feltételeket a végleges meghúzás, beállítás-ellenőrzés vagy üzemi terhelés előtt.

A kiöntőhabarcs nem csupán esztétikai elem. Átadja a terheléseket a géptámaszokról az alapozásra, és segít fenntartani a stabil, folytonos felfekvő felületet. Az üregek, zsugorodás, repedések vagy hiányos érintkezés lehetővé tehetik a géplábak elmozdulását. Ez változó beállítási értékekként, lazaságként vagy a terheléssel és hőmérséklettel változó rezgésként jelentkezhet.

Biztosítsa a hőtágulást a beállítás elvesztése nélkül

A gőzturbinák olyan hőmérséklet-változások mellett üzemelnek, amelyek hatással vannak a házra, rotorra, támaszokra, csővezetékekre és az alapozási csatlakozási felületre. A telepítésnek meg kell határoznia a rögzített és a csúszó pontokat, hogy a gép a tervezett irányban tágulhasson. Egy csúszásra tervezett pont rögzítése házfeszültséget, csapágybeállítási hibát vagy rendellenes axiális tolóerő-viselkedést okozhat. Egy rögzítésre tervezett pont mozgásának engedése másfajta beállítási kockázatot teremt.

Ezért a hideg beállítás csak az átvétel egyik szakasza. A szerelési eljárásnak meg kell határoznia a referencia-magasságokat, középvonalakat, tengelykapcsoló-eltolásokat és a várható hőmozgást. A végső üzemi értékelésnek az üzemi rezgést, a csapágyállapotot és a beállítással kapcsolatos mutatókat a jóváhagyott átvételi kritériumokhoz kell hasonlítania, ahelyett hogy feltételezné: a megfelelő hideg mérési eredmény garantálja a meleg üzemi teljesítményt.

Mit kell a minőség- és biztonsági csoportoknak ellenőrizniük az átadás előtt

Egy hasznos átadási dokumentáció az építőipari minőségi nyilvántartásokat a gépészeti átvételi nyilvántartásokhoz kapcsolja. Tartalmaznia kell a geotechnikai következtetéseket, a jóváhagyott alapozási és vasalási rajzokat, a betonozási és utókezelési nyilvántartásokat, a horgonycsavar-ellenőrzés eredményeit, a kiöntőhabarcs dokumentációját, a felmért magasságokat és középvonalakat, a beállítási jelentéseket és az üzembe helyezési rezgésmérési eredményeket. A helyszínen végrehajtott változtatásoknak nyomon követhetőknek kell lenniük, és felül kell vizsgálni őket a berendezés tervezési alapjával összevetve.

Fordítson különös figyelmet az alábbi figyelmeztető jelekre: ismételt beállítási korrekció a kiöntés után, rendeltetésszerűen meg nem húzható vagy nem állítható csavarok, megmagyarázhatatlan repedések a terhelt támaszok közelében, egy adott fordulatszámon erősen megnövekvő alapozási rezgés, visszatérő kiöntőhabarcs-károsodás, illetve a közeli építkezés, vízelvezetési változtatások és csővezeték-módosítások utáni rezgésváltozások. Mindegyik a gép, a szerkezet és a helyszíni körülmények közötti kölcsönhatásra utalhat, nem pedig kizárólag a turbinarotor hibájára.

Az alapozási követelmények a projektkörnyezettől függően változnak

Egy kondenzációs turbina hagyományos erőművi blokkban jelentős kölcsönhatásban lehet a kondenzátorral és a nagy gőz-víz csővezetékekkel. Egy ellennyomású vagy elvételi turbina érzékenyebb lehet a technológiai csővezetékek erőire és a változó hőviszonyokra. A hálózattámogatási projektekben az üzemeltetési minták szintén megváltoztathatják az értékelést: a gyakori indítások, a gyors terhelésfelvételek és az ismétlődő hőciklusok nagyobb hangsúlyt helyeznek a tágulás szabályozására, a hézagok állapotára és a felmért referenciapontok stabilitására.

A forgó villamosenergia-termelő berendezéseket energiatároló rendszerekkel kombináló létesítményeknél a berendezéscsatlakozásokat teljes üzemelrendezésként kell felülvizsgálni. Például az Air Energy Storage sűrített levegőt és hőtárolást használ a villamos energia időbeli áthelyezésére; kompresszorai, expanderei, hőtechnikai berendezései és kapcsolódó csővezetékei saját dinamikai, hőtani és alátámasztási értékelést igényelnek. Nem feltételezhető, hogy e követelmények megegyeznek egy gőzturbina alapozásának követelményeivel, még akkor sem, ha a berendezések ugyanazon energetikai létesítményen belül helyezkednek el.

A SINO-QNP gőzturbinák, gázturbinák, kompresszorok, generátorok, EPC megvalósítás és pótalkatrész-ellátás területén támogat turbógépészeti projekteket. Turbinatelepítés esetén a leghatékonyabb koordinációs pont a mélyépítési kivitelezés véglegesítése előtt van: a geotechnikai megállapításokat, a berendezés terhelési adatait, a dinamikai vizsgálatot, a beágyazott elemek rajzait, a csővezetéktartási koncepciót és az ellenőrzési megállási pontokat egyetlen ellenőrzött telepítési csomagba kell összehangolni. Ebben a szakaszban a leginkább megelőzhetők az alapozással kapcsolatos rezgési és beállítási kockázatok.

Ekkora turbina megfelelő alapozását tehát nem egy általános betonvastagság vagy egy lemásolt talapzatrajz határozza meg. Meghatározó tényező a hitelesített talajviselkedés, a megfelelő szerkezeti merevség, a szabályozott dinamikus válasz, a pontos horgonyzás és kiöntés, valamint a csővezetékek és segédberendezések csatlakoztatása után is érvényben maradó hőmozgási terv.