Die Turbinenisolierung mit abnehmbaren Isoliermatten trägt dazu bei, dass Gas- und Dampfturbinen mit hohem Wirkungsgrad betrieben werden können. Isoliermatten für die Turbinenisolierung sind nach wie vor die beliebteste Methode, um einen Hitzeschutz um das Turbinengehäuse herum zu schaffen. Die Turbinenisolierung ist eine weitere Produktart neben unseren Ventilisoliermänteln, Wärmetauscher-Isolierabdeckungen oder Kernkraftwerksisolierungen. Eine effiziente Leistung der Turbine ist für den reibungslosen Betrieb eines Kraftwerks unerlässlich. Daher werden wir in diesem Artikel auf das Thema eingehen, wie man die Isolierung von Turbinen plant und durchführt, unabhängig davon, ob es sich um eine Gasturbine oder eine Dampfturbine handelt.
Was ist eine Turbine?
Eine Turbine ist eine Vorrichtung, die Energie aus dem Fluss von Fluiden wie Gas oder Dampf gewinnt und in Elektrizität umwandelt.
Es gibt verschiedene Arten von Turbinen, wie Gas-, Dampf-, Wind-, Kernkraft-Dampf- und Wasserkraftturbinen.
Für die Zwecke dieses Artikels konzentrieren wir uns ausschließlich auf Dampfturbinen und Gasturbinen in Kraftwerken oder petrochemischen Anlagen.
Mehr über eine Dampfturbine erfahren Sie im folgenden Video:
Wer sind die führenden Anbieter von Turbinen für Kraftwerke?
Es gibt einige Unternehmen mit langer Tradition im Energiesektor, die Gas- und Dampfturbinen herstellen.
Die Turbinen, die wir am häufigsten isolieren, stammen von:
- Siemens
- Doosan (auch Skoda Power)
- General Electric – sehen Sie sich dazu bitte dieses Webinar von GE über Dampfturbinen an
- MAN
- Mitsubishi Power
- Toshiba
Turbinenisolierung mit abnehmbaren Isoliermatten
Gas- und Dampfturbinen sind für den ordnungsgemäßen Betrieb von Kraftwerken unverzichtbar. Ob es sich um ein gasbefeuertes Kraftwerk, ein Kohlekraftwerk, ein Biomassekraftwerk oder ein Müllverbrennungskraftwerk handelt – alle diese Anlagen nutzen Turbinen zur Stromerzeugung. Bei großer Hitze besteht die Gefahr von Wärmeverlusten.
Erheblich hohe Temperaturen können zudem zu Verletzungen des Kraftwerkspersonals führen. Deshalb ist die Turbinenisolierung wichtig. In den meisten Fällen entscheiden sich Betreiber für flexible Isoliermatten, auch bekannt als Isoliermatratzen für Turbinen.
Was sind die Vorteile einer Isoliermattenisolierung für eine Turbine?
Wie bereits oben erwähnt, besteht der Hauptvorteil der Turbinenisolierung darin, Wärmeverluste zu verhindern und Wärmebrücken zu beseitigen.
Die Temperatur im Inneren des Turbinengehäuses kann über 500 °C erreichen. Bei solch hohen Temperaturen kann der Wärmeverlust erheblich sein.
Daher ist eine mehrschichtige Isoliermattenisolierung für Turbinen eine optimale Lösung. Sie reduziert den Wärmeverlust aus dem System, was den Gesamtwirkungsgrad der Turbine verbessert.
Darüber hinaus sorgen fest am Turbinengehäuse befestigte Wärmedämmmatten für eine gleichmäßige Temperaturverteilung. Dies verringert das Risiko der Entstehung von Spannungen im Turbinengehäuse.
Zudem schützt die Turbinenisolierung das Anlagenpersonal vor Verbrennungen und dem Arbeiten bei hohen Temperaturen.
Nicht zuletzt bietet die Isoliermattenisolierung für Turbinen aufgrund der Beschaffenheit des Materials mehrere Vorteile. Der Hauptvorteil besteht darin, dass die Isoliermatten von der Turbine entfernt und wiederverwendet werden können.
Selbst wenn die Isoliermatten das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben, können Sie diese sicher entfernen, ohne dass die Gefahr besteht, dass zu viel Staub entsteht oder Mineralfasern in die Umgebung freigesetzt werden.
Wie werden Isoliermatten für die Turbinenisolierung entworfen?
Bei der Konstruktion von Isoliermatten für Turbinen berücksichtigen wir mehrere Faktoren. Zu den offensichtlichsten zählen Anforderungen an die Dicke der Isoliermatte, die Art des Materials, die Abmessungen und das Gewicht.
Beginnen wir mit dem ersten Punkt auf der Liste – der Dicke der Isoliermatte. Was benötigen wir, um diese richtig zu dimensionieren?
Zunächst müssen wir uns auf die Ausschreibungs- oder Vertragsunterlagen beziehen. Darin sollte beschrieben sein, welche Berechnungsmethode oder welche Norm wir für die Dickenbemessung verwenden sollen. In der Regel enthält die Projektspezifikation diese Angaben.
Fehlen solche Informationen, bitten wir den Kunden, uns zumindest die folgenden Angaben zu machen:
- Auslegungs- und Betriebstemperatur
- Windgeschwindigkeit (selbst bei Innenanwendungen berücksichtigen wir in der Regel zumindest einen gewissen Luftzug, z. B. 1 m/s)
- Oberflächentemperatur der Isoliermatte
- Wärmeverlustwert (beispielsweise verlangen einige Kunden einen maximalen Wärmeverlust von 250 W/m2 – ca. 80 BTU/sq.ft/h)
- Luftfeuchtigkeit
- Umgebungstemperatur
Sehr oft verfügt der Kunde bereits über einen Dämmungsentwurf, aus dem die Dicke der Dämmmatte hervorgeht. Dennoch lohnt es sich, diesen zu überprüfen. Manchmal können wir eine wirtschaftlichere Lösung vorschlagen. In anderen Fällen ist die Dicke der Dämmmatte unzureichend und wir müssen den Entwurf überarbeiten.
Digitale und Vor-Ort-Vermessungen während der Planung der Turbinenisolierung
Bei der Planung von Isoliermatten für eine neue Turbine wird der Prozess durch den Einsatz von 3D-Modellen und CAD-Software optimiert. In der Regel erhalten wir detaillierte Modelle der Turbinen, die uns eine präzise Mengenermittlung ermöglichen.
Im Falle einer Nachrüstung, eines Turbinenaustauschs oder von Sanierungsarbeiten, bei denen der Kunde kein CAD-Modell besitzt, führen wir eine Vor-Ort-Vermessung durch. Eine solche Aufgabe umfasst detaillierte Vermessungen der Turbine und der zugehörigen Ausrüstung.
Natürlich zeigt das 3D-Modell nicht immer die gesamte Anordnung von Rohrleitungen und Ausrüstung rund um die Turbine an ihrem endgültigen Standort. In solchen Fällen besprechen wir mit dem Kunden, ob es Elemente gibt, die mit den Turbinenisoliermatten kollidieren könnten.
Sollte es zu einer Kollision kommen, können wir an dieser Stelle eine dünnere Isoliermatte entwerfen. Das Innere der Decke füllen wir mit einem Material mit höheren Dämmeigenschaften. Solche Materialien sind in der Regel teurer, jedoch entsprechen die thermischen Eigenschaften der Isolierdecke den Anforderungen und es entstehen keine Hotspots. Mehr darüber, wie sich Pyrogel-Isolierung bei der Isolierung von Gasturbinen bewährt, erfahren Sie in diesem Artikel.
Da sich die Turbine auf über 500 °C erhitzt, müssen wir die thermische Ausdehnung der Turbine und die Ausdehnung innerhalb der Isolierschichten berücksichtigen.
Wir sind stets bestrebt, so viele Turbinen-Isoliermatten wie möglich in unserem Werk vorzufertigen. Das bedeutet, dass der Kunde nur geringfügige Änderungen oder vor Ort gefertigte Teile benötigt.
Befestigungen und Herstellung von Turbinen-Isoliermatten
Ein weiterer wichtiger Faktor, den wir bei der Befestigung der Isoliermatte am Turbinengehäuse berücksichtigen, sind die Befestigungselemente. Die meisten Turbinen verfügen bereits über angeschweißte Haltebolzen. Diese Bolzen sind an festgelegten Stellen angebracht. Manchmal sind lediglich Ösen vorhanden, in die man Haltebolzen einschweißen kann. In anderen Fällen handelt es sich möglicherweise um Gewindebohrungen, in die der Haltebolzen eingeschraubt werden kann.
Konstrukteure müssen die richtige Anzahl an Isolierbolzen berechnen, um eine ausreichende Abstützung für die mehrschichtigen Isoliermatten zu gewährleisten.
Sobald wir alle Details haben, können wir Fertigungszeichnungen erstellen, die wir dem Werksleiter übergeben. Unsere CNC-Isolierzuschnitt-Maschinenbedienerin lädt die Zeichnungen herunter. Auf diese Weise kann sie die Schneidemaschine anweisen, das Deckmaterial für die Isoliermatte sehr präzise zuzuschneiden. Ein weiterer Vorteil dieser Methode ist, dass dank der Verschachtelungsfunktionen der CAD-Software nur sehr wenig Material verschwendet wird.
Wie werden Isoliermatten an einer Turbine installiert?
Wir bevorzugen die Auslegung von mindestens zwei Isolationsschichten, zum Beispiel 2 Schichten à 150 mm. Wir streben an, einzelne Matten unter 25 kg zu fertigen. Auf Wunsch des Kunden überwachen wir die Installationsarbeiten, um sicherzustellen, dass alle Teile an der richtigen Position angebracht werden. Dieser Vorgang ist in der Regel nicht allzu schwierig, da wir alle Teile markieren.
Das Montageteam kann zudem eine Zeichnung mit einem Lageplan aller Teile erhalten.
Bei einem mehrschichtigen System müssen die Monteure stets darauf achten, dass die Fugen versetzt angeordnet sind. Die Mindestüberlappung ist in der Regel in der Spezifikation angegeben. Manchmal gilt jedoch die Faustregel, dass der Versatz der Hälfte der Breite der Isoliermatte entspricht.
Sie müssen die Isoliermatten fest anbringen, damit keine Luftspalten zwischen ihnen entstehen. Diese Lufttaschen können Wärme speichern und zu plötzlichen Hitzewellen führen.
Sollten nach der Installation noch Löcher oder Lücken vorhanden sein, sollten Sie diese mit losem Dämmmaterial oder einer vor Ort zugeschnittenen Matte ausfüllen.
Bestimmte Bereiche der Turbine erfordern häufigere Wartungsarbeiten, wie Ventile, Flansche, Einlässe oder Instrumente. Wir sorgen dafür, dass diese Bereiche mit kleineren Matten ausgestattet sind, die Sie leicht entfernen können.
Es kann auch Bereiche geben, die einer höheren mechanischen Belastung ausgesetzt sind, wie z. B. begehbare Flächen. An solchen Stellen können Sie eine dickere Schicht begehbarer Platten mit geeigneter Unterkonstruktion anbringen.
Wir haben unsere Kunden bei der Nachrüstung von Turbinenisolierungen und der Lieferung neuer Isoliermatten für Turbinen unterstützt.
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