Die Siempelkamp NIS Ingenieurgesellschaft mbH wird regelmäßig von Fachgremien aufgerufen ihre Erkenntnisse und Neuentwicklungen auf Konferenzen oder Tagungen vorzustellen oder bestimmte Spezialaspekte zu erläutern.
Dabei geht es uns darum, schwierige Sachverhalte möglichst verständlich darzustellen, um für die Möglichkeiten der Schwingungsdiagnose zu werben.
Bitte informieren Sie sich auf dieser Seite. Diese Übersicht gibt nur einen Teil der Möglichkeiten wieder, da hier nur spezielle Aspekte berücksichtigt werden.

Der drehzahltransiente Betrieb einer Turbine ist für die Beurteilung ihres Laufverhaltens von besonderer Bedeutung. Im Hoch- oder Auslauf und bei Betrieb im Überdrehzahlbereich oder bei Anwärmdrehzahlen kann die Maschine außerordentlich beansprucht werden.
Wichtige Begriffe und Auffälligkeiten werden erklärt und es wird am Fallbeispiel das Schwingungs-verhalten in einer kritischen Drehzahl erläutert. Es werden Beispiele in der Schwingungsüberwachung dargestellt, in denen nur die kontinuierliche Überwachung des Hochlaufes, die Erkennung eines Maschinenschadens ermöglicht hat. Durch die frühzeitige Erkennung konnte ein Millionenschaden und möglicher Totalverlust der HD- Beschaufelung verhindert werden.
In Praxisbeispielen werden Empfehlungen für den Betrieb gegeben und aus Sicht der Schwingungsdiagnose erläutert.
Weiterhin wird das Schädigungspotential von Überdrehzahlversuchen auf die Endstufenschaufeln der ND- Teilturbine dargestellt.

Für die Betreiber von konventionellen Kraftwerken hat sich die Marktlage mit Einzug der Erneuerbaren Energien maßgeblich verändert. Während in der Vergangenheit Lastschwankungen von Seiten der Nachfrage induziert wurden, sind heute zusätzlich Schwankungen von der Erzeugerseite auszugleichen. Dies erfordert vom Betreiber eines Kraftwerkes eine Flexibilität die in der ursprünglichen Konzeption der meisten Anlagen nicht vorgesehen wurde.
Um den Anforderungen des Marktes gerecht zu werden, wurden verschiedenste Retrofit-Maßnahmen durchgeführt. Dadurch konnten steilere Lastgradienten, Wirkungsgraderhöhung und neue Betriebspunkte (Schwachlast) erreicht werden. Bei allen Maßnahmen die ergriffen wurden, sind die Schwingungswerte des Turbosatzes und der Nebenaggregate ein Indikator für den Zustand der Anlage. Insbesondere mit der Verschiebung der Betriebspunkte in Grenzregionen sollte das Schwingungsverhalten stärker im Fokus des Betreibers sein. Aktuell wird für circa 40 Standorte mit einer installierten Leistung von 37GW die Schwingungsüberwachung der Turbosätze mit dem Stationären Turbosatzdiagnosesystem (STUDIS) durchgeführt. Sowohl die Überwachung des Schwingungsverhaltens, als auch die Funktionstüchtigkeit des Messsystems erfolgt zentral vom NIS Servicecenter in Essen. Neben den Hauptaufgaben der Zustandsbeurteilung, der Fehlerfrüherkennung und der Fehleranalyse unterstützt das System den Experten vor Ort dabei, die überwachten Anlagen optimal zu betreiben, unerwünschte Betriebsverhältnisse zu vermeiden und eine sichere und wirtschaftliche Fahrweise zu ermöglichen.
Im Folgenden werden Aufbau und Funktionsweise von STUDIS vorgestellt. Des Weiteren wird anhand von Praxisbeispielen gezeigt, welchen Nutzen die Schwingungsanalyse hat.

 

AKIDA Fachartikel

Seit November 2011 laufen zwei Braunkohleblöcke der RWE Power AG am Standort Neurath im erfolgreichen Probebetrieb. Die in ihrer Bauart weltweit modernsten Blöcke werden seit Beginn der Inbetriebnahme im Mai 2011 von einem Konzept der Siempelkamp NIS Ingenieurgesellschaft mbH begleitet:

Das Stationäre Turbosatz Diagnosesystem (STUDIS) unterstützt RWE erfolgreich bei der Fehlerfrüherkennung und Betriebspunktoptimierung der beiden Turbosätze und deren Nebenaggregaten.

Das Turbosatz-Diagnosesystem STUDIS wurde zur Diagnose und Fehlerfrüherkennung für die zustandsabhängige vorbeugende Instandhaltung konzipiert. Es ist modular aufgebaut. Im Schwingungsbereich werden Frequenzspektren, Ordnungen und Vektoren sowie Differenzen automatisch überwacht. Basierend auf den kontinuierlich erfassten, umfangreich geprüften und verdichteten Werten des Monitoringteils werden Abweichungen vom Normalverhalten in einem Expertensystem erkannt und gemeldet. Diagnoseergebnisse werden mit einem entsprechenden Qualitätsstatus und allen angefallenen Informationen versehen, damit eine entsprechende Nachauswertung durch den Experten erfolgen kann. Darüber hinaus kann STUDIS auch als mobiles System zur Problemanalyse eingesetzt werden. STUDIS soll den Experten nicht ersetzen, kann ihn aber von Routineauswertungen der Fehler, deren Wirkungszusammenhang und Erscheinungsbild bekannt ist, entlasten und seine Arbeit effektiver gestalten. 

Eine fortschrittliche Bedienarchitektur ermöglicht einem ungeübten Benutzer ein Fehlverhalten schnell zu erkennen und zeitnah zu reagieren. Der Experte findet vor allem für komplexe Analysen von Fehlfunktionen einen umfangreichen Werkzeugkasten vor. Ausgangspunkt für Bedienpersonal und Experten ist das so genannte „Magische Auge“, eine hoch verdichtete Übersicht über relevante Mess- und Beurteilungsgrößen des Gesamtturbosatzes bezogen auf betriebspunktabhängig ermittelte Toleranzbänder.

Anhand von Beispielen wird aufgezeigt, wie STUDIS im Bereich von Kraftwerkturbosätzen bei RWE eingesetzt wird.