O fundație pentru o turbină cu abur de 50 MW trebuie să facă mai mult decât să susțină greutatea statică a mașinii. Aceasta trebuie să mențină ansamblul turbină-generator într-o aliniere stabilă, rezistând în același timp forțelor dinamice, limitând transmiterea vibrațiilor, permițând mișcările termice și rămânând fiabilă pe măsură ce condițiile solului și de funcționare se modifică. Pentru controlul calității și al siguranței, întrebarea centrală este dacă sistemul complet fundație-sol se comportă conform proiectării, nu dacă blocul de beton pare pur și simplu masiv.

Configurația finală trebuie să respecte datele de încărcare ale producătorului original al turbinei (OEM), criteriile de vibrații admisibile, dispunerea șuruburilor de ancorare și cerințele de montaj. Desenele de construcții civile nu pot fi tratate independent de pachetul turbinei: dinamica rotorului, pozițiile lagărelor, cuplarea generatorului, conexiunile condensatorului, reacțiunile conductelor și skidurile auxiliare influențează toate proiectarea fundației și activitățile de recepție.

Începeți cu terenul, nu cu betonul

Investigația geotehnică este prima condiție. Aceasta trebuie să stabilească dacă straturile de teren suport pot prelua sarcina moartă combinată, sarcina de funcționare, sarcina tranzitorie și orice sarcini seismice sau de mediu specifice amplasamentului, fără tasări inacceptabile sau tasări diferențiate.

Sprijinul uniform este, de regulă, mai important decât o singură valoare favorabilă a capacității portante. O fundație poate fi acceptabilă din punctul de vedere al presiunii portante globale, dar poate totuși genera probleme grave de aliniere dacă o parte se tasează mai mult decât cealaltă. Mișcarea diferențiată poate modifica cotele lagărelor, poate deforma linia de susținere a carcasei turbinei și poate solicita cuplajul dintre turbină și generator. Aceste efecte pot apărea treptat după punerea în funcțiune, fiind ușor atribuite în mod eronat unor defecte de echilibrare sau ale lagărelor.

Echipele de calitate trebuie să se asigure că raportul privind terenul abordează stratificația solului, condițiile apelor subterane, compresibilitatea, variațiile sezoniere ale umidității, posibila lichefiere acolo unde este relevantă și efectul structurilor sau excavațiilor din apropiere. Materialul de umplutură de sub sala turbinei necesită o atenție deosebită. Umplutura proiectată și testată poate fi adecvată atunci când este corect proiectată; umplutura necontrolată nu constituie o bază sigură pentru fundația unei mașini rotative de mare viteză.

Masa și rigiditatea fundației trebuie să funcționeze împreună

O turbină cu abur de 50 MW este instalată în mod normal pe o fundație din beton armat sau pe un sistem de piedestale structurale proiectat special pentru ansamblul de echipamente. Masa contribuie la reducerea răspunsului la forțele dinamice, însă masa singură nu rezolvă problemele de vibrații. Structura trebuie, de asemenea, să aibă suficientă rigiditate pentru a preveni încovoierea locală, torsiunea sau mișcarea neuniformă la piedestalele lagărelor, plăcile de bază și punctele de ancorare.

Proiectarea fundației trebuie să ia în considerare întregul traseu dinamic: echipamentul rotativ, cadrul de bază sau plăcile de bază, structura din beton, solul și conductele conectate. Un suport flexibil poate amplifica vibrațiile chiar și atunci când rotorul este echilibrat corespunzător. În schimb, o abordare excesiv de simplificată de tipul „mai greu este mai bine” poate ignora rezonanța și poate crea probleme de construcție, tasare sau acces pentru mentenanță.

Analiza dinamică trebuie să evalueze frecvențele naturale ale fundației în raport cu frecvențele de excitație prevăzute în regim de funcționare și tranzitoriu ale ansamblului turbină-generator. Obiectivul este evitarea funcționării în apropierea unei condiții de rezonanță. Această evaluare trebuie să includă configurația efectivă a echipamentului susținut, deoarece generatorul instalat, excitatoarea, unitatea de angrenaje, dacă este utilizată, și auxiliarele modifică răspunsul sistemului.

Controlați vibrațiile la sursă și la limită

Recepția vibrațiilor nu trebuie să înceapă numai după ce turbina funcționează. Fundația necesită puncte de inspecție definite înainte de turnarea mortarului de grout, după turnarea acestuia, în timpul alinierii și în timpul punerii în funcțiune. Defectele de suprafață, golurile de beton din jurul locașurilor șuruburilor de ancorare, contactul deficitar cu groutul, elementele încastrate nesecurizate sau suprafețele de reazem neuniforme pot deveni căi de transmitere a vibrațiilor sau puncte locale de flexibilitate.

Pentru majoritatea fundațiilor de turbine, izolarea nu este un strat separat adăugat în mod arbitrar sub mașină. Configurația necesară depinde de conceptul de montare al turbinei și de structura clădirii. Unele instalații utilizează o fundație comună rigidă; altele necesită rosturi de separare sau măsuri de control al vibrațiilor proiectate special pentru a preveni transmiterea către echipamentele sau structurile adiacente. Introducerea unui material elastic fără baza de proiectare a OEM-ului și a ingineriei civile poate modifica comportamentul dinamic și poate compromite stabilitatea alinierii.

Sistemele conectate contează, de asemenea. Conductele grele de abur, conductele de extracție, gâturile condensatorului, canalele, tăvile de cabluri și conductele auxiliare nu trebuie să exercite forțe necontrolate asupra carcaselor sau suporturilor turbinei. Suporturile pentru conducte trebuie să susțină conductele conform proiectării, permițând totodată mișcarea prevăzută. O fundație care trece inspecția poate produce totuși vibrații ridicate dacă turbina este trasă din poziție de sarcini ale conductelor gestionate necorespunzător.

Șuruburile de ancorare, plăcile de bază și groutul sunt elemente de precizie

Șuruburile de ancorare sunt adesea tratate ca elemente obișnuite de construcții civile, însă ele fac parte din sistemul de fixare al echipamentului. Materialul, adâncimea de înglobare, distanțarea, ieșirea în afară, manșoanele, procedura de strângere și accesibilitatea acestora trebuie să corespundă configurației aprobate a echipamentului. O poziție incorectă a șuruburilor poate impune modificări pe șantier care reduc domeniul de reglaj sau introduc tensiuni neintenționate.

Înainte de turnarea groutului, inspectați următoarele:

• Pozițiile, verticalitatea, starea filetului și lungimea de reglaj disponibilă a șuruburilor de ancorare.
• Cotele fundației și planeitatea suprafețelor de reazem pregătite.
• Poziția plăcii de bază sau a cadrului de bază în raport cu axele centrale ale turbinei și ale generatorului.
• Curățenia locașurilor și a interfețelor; betonul desprins, uleiul, apa și resturile reduc calitatea aderenței.
• Etanșeitatea cofrajului și accesul pentru turnarea groutului, astfel încât materialul să poată umple complet zona de contact necesară.
• Condițiile specificate de întărire a groutului înainte de strângerea finală, verificările de aliniere sau încărcarea în funcționare.

Groutul nu este un element cosmetic. Acesta transferă sarcinile de la suporturile utilajului către fundație și ajută la menținerea unei suprafețe de reazem stabile și continue. Golurile, contracția, fisurarea sau contactul incomplet pot permite mișcarea la picioarele mașinii. Această mișcare poate apărea sub forma unor valori de aliniere în schimbare, a jocului sau a vibrațiilor care variază în funcție de sarcină și temperatură.

Permiteți dilatarea termică fără a pierde alinierea

Turbinele cu abur funcționează în condiții de variații de temperatură care afectează carcasa, rotorul, suporturile, conductele și interfața fundației. Instalarea trebuie să identifice punctele fixe și punctele glisante, astfel încât mașina să se poată dilata în direcția prevăzută. Restricționarea unui punct care ar trebui să gliseze poate introduce tensiuni în carcasă, dezalinierea lagărelor sau un comportament anormal al împingerii axiale. Permiterea mișcării într-un punct care trebuie să fie fix creează un alt risc de aliniere.

De aceea, alinierea la rece este doar o etapă a recepției. Procedura de montaj trebuie să definească cotele de referință, axele centrale, decalajele cuplajului și mișcarea termică preconizată. Evaluarea finală în funcționare trebuie să compare vibrațiile în regim de funcționare, starea lagărelor și indicatorii legați de aliniere cu criteriile de acceptare aprobate, în loc să presupună că o măsurătoare satisfăcătoare la rece garantează performanța la cald.

Ce trebuie să verifice echipele de calitate și siguranță înainte de predare

Un pachet util de predare conectează înregistrările de calitate din construcțiile civile cu înregistrările de recepție a utilajelor. Acesta trebuie să includă concluziile geotehnice, desenele aprobate ale fundației și armăturii, înregistrările privind turnarea și întărirea betonului, rezultatele inspecției șuruburilor de ancorare, înregistrările privind groutul, cotele și axele centrale măsurate, rapoartele de aliniere și rezultatele vibrațiilor la punerea în funcțiune. Modificările efectuate pe șantier trebuie să fie trasabile și analizate în raport cu baza de proiectare a echipamentului.

Acordați atenție deosebită următoarelor semne de avertizare: corecții repetate ale alinierii după turnarea groutului, șuruburi care nu pot fi strânse sau reglate conform intenției, fisuri inexplicabile în apropierea suporturilor încărcate, vibrații ale fundației care cresc brusc la o anumită turație, deteriorări recurente ale groutului sau modificări ale vibrațiilor după construcții în apropiere, schimbări ale drenajului și modificări ale conductelor. Fiecare dintre acestea poate indica o interacțiune între mașină, structură și condițiile amplasamentului, nu o defecțiune limitată la rotorul turbinei.

Cerințele fundației se schimbă în funcție de contextul proiectului

O turbină cu condensare dintr-un bloc energetic convențional poate avea o interacțiune semnificativă cu un condensator și conducte mari de abur-apă. O turbină cu contrapresiune sau cu extracție poate fi mai sensibilă la forțele conductelor de proces și la condițiile termice variabile. În proiectele de sprijin pentru rețea, tiparele de funcționare pot modifica, de asemenea, evaluarea: pornirile frecvente, încărcarea rapidă și ciclurile termice repetate pun un accent mai mare pe controlul dilatării, starea rosturilor și stabilitatea punctelor de referință măsurate.

Pentru instalațiile care combină echipamente rotative de generare cu sisteme de stocare a energiei, interfețele echipamentelor trebuie analizate ca o configurație completă a centralei. De exemplu,Stocarea energiei cu aer utilizează aer comprimat și stocare termică pentru a transfera energia electrică în timp; compresoarele, expanderele, echipamentele termice și conductele asociate necesită propriile evaluări dinamice, termice și ale suporturilor. Nu trebuie să se presupună că aceste cerințe corespund celor pentru fundația unei turbine cu abur, chiar dacă echipamentele sunt amplasate în aceeași centrală energetică.

SINO-QNP sprijină proiecte de turbomașini care includ turbine cu abur, turbine cu gaz, compresoare, generatoare, livrare EPC și furnizare de piese de schimb. Pentru instalarea unei turbine, cel mai eficient punct de coordonare este înainte de finalizarea construcției civile: integrați constatările geotehnice, datele de încărcare ale echipamentului, studiul dinamic, desenele elementelor încastrate, conceptul de susținere a conductelor și punctele de oprire pentru inspecție într-un singur pachet controlat de instalare. Aceasta este etapa în care riscurile de vibrații și aliniere legate de fundație sunt cel mai practic de prevenit.

Prin urmare, o fundație corespunzătoare pentru o turbină de această dimensiune nu este definită de o grosime generică a betonului sau de un desen copiat al unui piedestal. Ea este definită de comportamentul verificat al solului, rigiditatea structurală adecvată, răspunsul dinamic controlat, ancorarea și turnarea corectă a groutului și un plan de mișcare termică care rămâne valabil după conectarea conductelor și a auxiliarelor.