Izolacja turbin za pomocą zdejmowanych mat izolacyjnych pomaga utrzymać wysoką wydajność turbin gazowych i parowych. Maty izolacyjne do izolacji turbin pozostają najpopularniejszym sposobem zapewnienia osłony termicznej wokół obudowy turbiny. Izolacja turbin stanowi kolejny rodzaj produktu w naszej ofercie, obok osłon izolacyjnych do zaworów, pokrowców izolacyjnych do wymienników ciepła czy izolacji jądrowej. Wydajna praca turbiny jest niezbędna do sprawnego funkcjonowania elektrowni. Dlatego w tym artykule poruszymy temat projektowania i wykonywania izolacji turbin, niezależnie od tego, czy chodzi o turbinę gazową, czy parową.
Czym jest turbina?
Turbina to urządzenie, które pozyskuje energię z przepływu płynów, takich jak gaz lub para, i przekształca ją w energię elektryczną.
Istnieją różne rodzaje turbin, takie jak gazowe, parowe, wiatrowe, jądrowo-parowe i wodne.
Na potrzeby tego artykułu skupimy się wyłącznie na turbinach parowych i gazowych w elektrowniach lub zakładach petrochemicznych.
Więcej informacji na temat turbiny parowej można znaleźć w poniższym filmie:
Kim są czołowi dostawcy turbin dla elektrowni?
Istnieje kilka firm o długiej tradycji w sektorze energetycznym, które produkują turbiny gazowe i parowe.
Najczęściej izolujemy turbiny następujących producentów:
- Siemens
- Doosan (także Skoda Power)
- General Electric – zapraszamy do obejrzenia tego webinaru GE na temat turbin parowych
- MAN
- Mitsubishi Power
- Toshiba
Izolacja turbin za pomocą zdejmowanych mat izolacyjnych
Turbiny gazowe i parowe są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania elektrowni. Niezależnie od tego, czy jest to elektrownia gazowa, węglowa, na biomasę czy spalarnia odpadów, wszystkie te obiekty wykorzystują turbiny do wytwarzania energii elektrycznej. Przy dużej ilości ciepła istnieje ryzyko jego utraty.
Znacznie wysokie temperatury mogą również stanowić zagrożenie dla personelu obsługującego elektrownię. Dlatego tak ważna jest izolacja turbin. W większości przypadków operatorzy wybierają elastyczne maty izolacyjne, znane również jako materace izolacyjne do turbin.
Jakie są zalety izolacji matowej dla turbiny?
Jak już wspomnieliśmy powyżej, główną zaletą izolacji turbiny jest zapobieganie utracie ciepła oraz eliminacja mostków termicznych.
Temperatura wewnątrz obudowy turbiny może przekraczać 500°C. Przy tak wysokiej temperaturze straty ciepła mogą być znaczne.
Dlatego wielowarstwowa izolacja z mat dla turbin jest optymalnym rozwiązaniem. Zmniejsza ona straty ciepła z systemu, co poprawia ogólną wydajność turbiny.
Co więcej, maty izolacyjne mocno przytwierdzone do turbiny zapewniają równomierny rozkład temperatury. Zmniejsza to ryzyko powstawania naprężeń w obudowie turbiny.
Dodatkowo izolacja turbiny chroni personel elektrowni przed poparzeniami i pracą w wysokich temperaturach.
Wreszcie, ze względu na charakter materiału, izolacja z mat dla turbin ma kilka zalet. Główną zaletą jest to, że maty izolacyjne można zdjąć z turbiny i ponownie wykorzystać.
Nawet jeśli maty izolacyjne osiągnęły koniec okresu użytkowania, można je bezpiecznie usunąć bez ryzyka wytworzenia zbyt dużej ilości pyłu lub uwolnienia włókien mineralnych do otoczenia.
Jak zaprojektować maty izolacyjne do izolacji turbin?
Podczas projektowania mat izolacyjnych do turbin bierzemy pod uwagę kilka czynników. Do najbardziej oczywistych należą wymagania dotyczące grubości maty izolacyjnej, rodzaju materiału, wymiarów i wagi.
Zacznijmy od pierwszej pozycji na liście – grubości maty izolacyjnej. Czego potrzebujemy, aby ją prawidłowo zaprojektować?
Na początek musimy zapoznać się z dokumentacją przetargową lub umowną. Powinna ona określać, jaką metodę obliczeniową lub jaką normę lub standard powinniśmy zastosować do oceny grubości. Zazwyczaj specyfikacja projektu zawiera te szczegóły.
W przypadku braku takich informacji prosimy klienta o podanie nam przynajmniej następujących danych:
- Temperatura projektowa i robocza
- Prędkość wiatru (nawet w przypadku zastosowań wewnętrznych zazwyczaj uwzględniamy przynajmniej niewielki przeciąg, np. 1 m/s)
- Temperatura powierzchni maty izolacyjnej
- Wartość strat ciepła (na przykład niektórzy klienci wymagają maksymalnych strat ciepła na poziomie 250 W/m2 – około 80 BTU/ft2/h)
- Poziom wilgotności
- Temperatura otoczenia
Bardzo często klient dysponuje już projektem izolacji, który określa grubość maty izolacyjnej. Niemniej jednak warto to zweryfikować. Czasami możemy zaproponować bardziej ekonomiczne rozwiązanie. W innych przypadkach grubość maty izolacyjnej jest niewystarczająca i konieczne jest przeprojektowanie.
Badania cyfrowe i na miejscu podczas projektowania izolacji turbiny
Jeśli chodzi o projektowanie mat izolacyjnych dla nowej turbiny, proces ten jest usprawniony dzięki wykorzystaniu modeli 3D i oprogramowania CAD. Zazwyczaj otrzymujemy szczegółowe modele turbin, które pozwalają nam na precyzyjne obliczenie ilości materiałów.
W przypadku modernizacji, wymiany turbiny lub prac renowacyjnych, gdy klient nie posiada modelu CAD, przeprowadzamy badanie na miejscu. Zadanie to obejmuje szczegółowe pomiary turbiny i powiązanego wyposażenia.
Oczywiście model 3D nie zawsze pokazuje cały układ rurociągów i urządzeń wokół turbiny w jej ostatecznym położeniu. W takich przypadkach omawiamy z klientem, czy będą tam jakieś elementy, które mogą kolidować z matami izolacyjnymi turbiny.
Jeśli występuje kolizja, możemy zaprojektować cieńszą matę izolacyjną w tym miejscu. Wnętrze maty wypełniamy materiałem o wyższych właściwościach izolacyjnych. Materiały takie są zazwyczaj droższe, jednak właściwości termiczne maty izolacyjnej są zgodne z wymaganiami i nie występują w niej punkty przegrzania. Więcej informacji na temat działania izolacji Pyrogel w izolacji turbin gazowych można znaleźć w tym artykule.
Ponieważ turbina nagrzewa się do temperatury ponad 500°C, musimy uwzględnić rozszerzalność cieplną turbiny oraz rozszerzalność warstw izolacyjnych.
Zawsze staramy się przygotować w naszej fabryce jak najwięcej mat izolacyjnych do turbin. Oznacza to, że klient potrzebuje jedynie niewielkich zmian lub elementów wykonanych na miejscu.
Mocowania i produkcja mat izolacyjnych do turbin
Kolejnym ważnym czynnikiem, który bierzemy pod uwagę, jest mocowanie maty izolacyjnej do obudowy turbiny. Większość turbin ma już przyspawane kołki mocujące. Kołki te są umieszczone w określonych miejscach. Czasami dostępne są tylko występy, do których można przyspawać kołki mocujące. W innych sytuacjach mogą to być otwory gwintowane, w które można wkręcić kołek mocujący.
Projektanci muszą obliczyć prawidłową ilość kołków izolacyjnych, aby zapewnić wystarczające podparcie dla wielowarstwowych koców izolacyjnych.
Gdy mamy już wszystkie szczegóły, możemy przygotować rysunki warsztatowe, które przekazujemy kierownikowi fabryki. Nasza operatorka maszyny do cięcia izolacji CNC pobiera rysunki. W ten sposób może nakazać maszynie do cięcia bardzo precyzyjne wycięcie materiału pokryciowego dla koca izolacyjnego. Kolejną zaletą tej metody jest to, że dzięki funkcjom zagnieżdżania w oprogramowaniu CAD marnotrawstwo materiału jest bardzo niewielkie.
Jak montować maty izolacyjne na turbinie?
Preferujemy projektowanie co najmniej dwóch warstw izolacji, na przykład warstw o grubości 2×150 mm. Staramy się, aby pojedyncze maty ważyły poniżej 25 kg. Na życzenie klienta nadzorujemy prace montażowe, aby upewnić się, że wszystkie elementy trafią na właściwe miejsce. Proces ten zazwyczaj nie jest zbyt trudny, ponieważ zaznaczamy wszystkie elementy.
Zespół montażowy może również otrzymać rysunek przedstawiający plan rozmieszczenia wszystkich elementów.
W systemie wielowarstwowym pracownicy muszą zawsze upewnić się, że połączenia są przesunięte względem siebie. Minimalne nakładanie się warstw jest zazwyczaj określone w specyfikacji. Czasami jednak stosuje się praktyczną zasadę, że przesunięcie powinno wynosić połowę szerokości maty izolacyjnej.
Koc izolacyjny należy montować ciasno, tak aby między nimi nie pozostawały szczeliny powietrzne. Te kieszenie powietrzne mogą gromadzić ciepło i powodować nagłe wybuchy ciepła.
Jeśli po montażu pozostały jakieś otwory lub szczeliny, należy je wypełnić luźnym materiałem izolacyjnym lub kocem dopasowanym na miejscu.
Niektóre obszary turbiny wymagają częstszej konserwacji, np. zawory, kołnierze, wloty lub przyrządy. Dbamy o to, aby w tych miejscach znajdowały się mniejsze koce, które można łatwo zdjąć.
Mogą również występować obszary narażone na większe obciążenia mechaniczne, takie jak powierzchnie przeznaczone do chodzenia. W takich miejscach można zainstalować grubszą warstwę płyt przeznaczonych do chodzenia z odpowiednią podkonstrukcją.
Wspieraliśmy naszych klientów w modernizacji izolacji turbin oraz dostarczaliśmy nowe maty izolacyjne do turbin.
Czy realizują Państwo obecnie projekt izolacji turbin?
Pozwólcie nam wesprzeć Państwa matami izolacyjnymi lub innymi naszymi produktami izolacyjnymi do demontażu.