Drift- och underhållsutmaningar i PowerGen

Utdrag från “Selective Brilliance: The Use of Brush Plating in the PowerGen Industry”, ladda ner whitepaper här.

Majoriteten av industriell och kommunal elproduktion i USA produceras av generatorer som drivs av ång- eller gasturbiner, med en betydligt mindre procent som produceras av vindkraftverk. I sin kärna består en turbin i huvudsak av en serie roterande blad, den normala mekaniken för roterande utrustning är en av faktorerna som bidrar till en mängd olika underhållsutmaningar.

Vissa problem är vanligare i gasturbiner där korrosion av höghållfasta och kostsamma smidda stålkomponenter kan ske över tid. Korrosion kan angripa turbinaxel eller andra komponenter i kritiska områden och så småningom försvaga en axel. Inom en turbin resulterar korrosion och den efterföljande erosion av metall i vad som kallas “bucket rock”. Detta beror på att bladen i turbinen inte är perfekt balanserade förrän turbinen går på fullt varvtal. Så, när en turbin startar eller stänger av, gungar bladen fram och tillbaka tills full fart eller helt stopp uppnås. Denna gungning orsakar skrapning och gnidning på skaftet, sliter ner metallen och skapar ett område som kallas en skopa – ett spel utanför toleransen mellan områden på skaftet och bladen. Peak-load GenSets, distribuerade genereringssystem placerade i närheten av slutanvändaren, är särskilt utsatta för ytterligare påfrestningar på grund av frekvensen av cykling från on-line till off-line service. Under de off-line perioder av låghastighetsvängning av växeln, uppstår skopans slitageproblem på grund av stötar och erosion av precisions skopapassning-till-hjulstoleranser.

Andra faktorer som påverkar både turbiner och generatorer är höga värme och pågående korrosion. Slitage eller skårskador kan uppstå på lagertappar eller axeltätningsområden på grund av dålig smörjning, förorening eller överhettning. Olika atmosfäriska föroreningar och den galvaniska potentialen hos olika metaller kan orsaka korrosionsproblem som ofta kan accelereras av värme eller en mängd olika fransiga ytor.

Enligt en rapport från konsultföretaget GlobalData förväntas de globala underhållsutgifterna öka från 9,25 miljarder USD 2014 till 17 miljarder USD 2020, tillväxt driven av ett ökande antal installationer och åldrande turbiner.

Selektiv plätering är ett sätt att leverera korrosionsskyddande egenskaper och skydda mot slitage och friktion. Det kan hjälpa till att skydda, förbättra och optimera prestandan för kritiska komponenter och utrustning och kan hjälpa till att förbättra driftsprestanda, förväntad livslängd, tillförlitlighet och totala ägandekostnader.

För OEM innebär generatorer en rad unika utmaningar i design, produktion och underhåll eftersom samlingsskenors anslutningar bär enorma strömbelastningar och ledningsförmågan och långtidsintegriteten hos dessa anslutningar är avgörande för uteffektens effektivitet. Koppar- och aluminiumledare och andra kritiska jordningsplatser är
anligtvis galvaniserade med silver eller tenn och, i vissa tillämpningar, nickel.

Dynamiska fogar, som utsätts för nötning, kan också vara kandidater för speciella galvaniseringsprocesser, särskilt när olika metaller och galvanisk potential beaktas i designen. Kylflänsar presenterar en annan uppsättning utmaningar och, beroende på geometri, kan specifika områden av kylflänsen bäst galvaniseras med silver, tenn eller nickel medan balansen av ytarean förblir naken eller har färgbeläggningar applicerade.
Andra områden där elektroplätering ger en effektiv lösning är kollektorringar och magnetiseringskomponenter som kan ha designkrav där elektropläterade komponenter eller specifika ytor på komponenten kräver förbättrad konduktivitet och förlänger livslängden. Generatorns hållarring invändiga diametrar och krymppassningsområdet på rotorn/fältsmidet kräver ofta förbättrade ytbehandlingar för att säkerställa den elektriska fogens långvariga integritet, strömkapacitet och korrekta passningsdimensioner.

Det finns en mängd olika metoder som vanligtvis används för ombyggnader av mekanisk tolerans och förbättring och skydd av strömförande ytor, av vilka några inkluderar svetsöverdrag, metall/termisk spray, och mjukgjorda metallpulver och plätering av dopptankar utanför anläggningen. Även om alla har sina nischer, erbjuder ingen de distinkta fördelarna med selektiv plätering.

Betydligt snabbare än tankplätering, selektiv plätering minimerar maskering, demontering och stilleståndstid, avsätter lösningar som motstår slitage, elektrisk kontakt och korrosion. Den är snabb och kostnadseffektiv och anpassningsbar för allt från OEM-produkttillämpning till engångsreparationer och kan utföras på plats, var som helst.