ترقيات التحليل والهندسة لحل فشل مضخة القسم الحلقي
واجهت إحدى محطات الطاقة الرئيسية في الولايات المتحدة مشكلات عالية في الاهتزاز وإعادة الدوران مع العديد من مضخات تغذية الغلايات ذات الأقسام الحلقية (BB4) ، مما أدى إلى العديد من حالات الفشل الكارثي والانقطاع غير المخطط له. توضح دراسة الحالة هذه تفاصيل إحدى المضخات التي تم شحنها إلى مركز خدمة مضخة ما بعد البيع لإجراء تحليل كامل واستكشاف الأخطاء وإصلاحها وخطة الإصلاح وإعادة البناء واختبار الأداء.
محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة هي "الأطفال الجدد في كتلة" صناعة توليد الطاقة. تم تصميم محطات الطاقة ذات الدورة المركبة لتجمع بين كل من توربينات الغاز والبخار ، ويمكنها إنتاج ما يصل إلى 50 في المائة من الكهرباء باستخدام نفس الوقود مثل محطات الطاقة ذات الدورة البسيطة. يمكن أيضًا أن تتفاعل المصانع الحديثة ذات الدورة المركبة بسرعة مع متطلبات شبكة الطاقة مع القدرة على البدء في إنتاج الطاقة في أقل من 10 دقائق وتشغيلها بكامل طاقتها في أقل من 60 دقيقة. يوفر هذا تكملة فعالة للتكنولوجيا المتجددة المتقطعة.&نبسب;
نظرًا لتغير الطلب على الكهرباء وبدأت محطات الدورة المركبة في استبدال محطات الطاقة الأحفورية والحرارية التقليدية ، فقد تغير نوع المضخات المستخدمة أيضًا. غالبًا ما تستخدم محطات توليد الطاقة الأحفورية مضخات أسطوانية قوية وطويلة الأمد. تعمل هذه المضخات لفترات طويلة دون انقطاع ، وعادة ما يتم تزويد المحطات بمضختين بنسبة 100 في المائة أو ثلاث مضخات بنسبة 50 في المائة لكل وحدة.&نبسب;
خلفية&نبسب;
بعد مواجهة العديد من المشكلات المتعلقة بأداء وموثوقية مضخة تغذية الغلايات في محطة الطاقة الخاصة بهم ، اختار مالك المحطة متابعة تحليل الأسباب الجذرية الشاملة وخطة الإصلاح مع مركز خدمة مضخة ما بعد البيع في لوس أنجلوس ، كاليفورنيا. كشف التحقيق في النهاية عن سلسلة من القضايا الأساسية المرتبطة بمشاكل الأداء والفشل غير المتوقع للمضخة.
النتائج والحلول الهندسية والتوصيات
أثناء الفحص والتحليل الأولي للوحدة الأولى ، لوحظ أن غلاف الميزان له ملاءمة مدببة فيما يتعلق بالعمود. هذا النوع من التصميم غير شائع لأنه يتطلب ضغطًا عاليًا وأداة خاصة لتثبيت أو إزالة جلبة التوازن من العمود. هذا هو أيضا مصدر قلق كبير للسلامة.
بالإضافة إلى ذلك ، تم تركيب غلاف موازنة مدبب بالقرب من نقطة العائد على العمود. أدى الضغط العالي والملاءمة المستدقة إلى ملاءمة غير مرغوب فيها على العمود ، مما ينتج عنه مناطق تركيز عالية الضغط. لم يكن القطر الخارجي متوافقًا مع العمود ، مما أدى إلى ضغط محيطي غير متساوٍ أو قوة حول غلاف التوازن. في المقابل ، خلقت سيناريو يمكن أن ينحني فيه العمود. تتراكم القوة العكسية ، أو لحظة الانحناء ، 3550 مرة في الدقيقة ، مما يتسبب في لحظات انحناء كبيرة عند جذر غلاف التوازن ، مما يؤدي في النهاية إلى إجهاد عمود المضخة.&نبسب;
تم تقديم اقتراح لإعادة تصميم غلاف التوازن بجعله مناسبًا بشكل مستقيم وجعله أطول لتقليل الفجوة المحورية بين المكره للمرحلة الأخيرة وغطاء التوازن. هذا يمنع "فك ارتباط" حلقة القطع ، مما يؤدي إلى زعزعة استقرار الدوار.
لا تزال الظاهرة التي تقفز فيها الدفاعات إلى الأمام ثم تعود إلى وضعها الأصلي موجودة ، ولكن بسبب الفجوة المحدودة ، لا يمكن للمكره تقييد التدفق إلى جهاز التوازن.
وجد مركز الخدمة أن التصميم الأصلي للمضخة يتطلب التجميع عن طريق التكوين وجهًا لوجه باستخدام دبابيس مضادة للدوران. نظرًا لأن الناشر المرحلة الأخيرة في المضخة لم يكن به دبوس في التصميم الأصلي ، فإن الغطاء يحتاج إلى "ضغط" الناشر لمنع الدوران. أدت الفجوة الناتجة عن هذا التصميم إلى فشل حلقة O سابق لأوانه ، كما حدت من قدرة تحمل الضغط. لتحسين موثوقية المضخة وقدرة تحمل الضغط لمفصل المرحلة الأخيرة ، كانت وجوه الناشر أرضية دقيقة. من خلال تشديد تفاوتات التراص ، يتم أيضًا تحسين قدرة تحمل الضغط لمفصل المرحلة الأخيرة.
كان الاكتشاف الرئيسي الآخر هو أن الدفاعات التي تناسب الشرائح تمسك بعضها البعض على العمود في المكان المناسب بمساعدة وجوه المحور. ومع ذلك ، لم تكن الوجوه متعامدة ، مما أجبر الدوار على الانحناء ، مما تسبب في مشاكل اهتزاز عالية.&نبسب;
عندما تم وضع الدوار على بكرات للتحقق من الجريان السطحي ، بدا أن TIR (إجمالي نفاذ المؤشر) ضمن التسامح. ومع ذلك ، فإن العمود سينثني بسبب عدم كون الوجوه متعامدة بدقة مع التجويف بمجرد تشغيل المضخة وتطبيق القوى الهيدروليكية على الدفاعات. كانت المشكلة صعبة للكشف دون تقليد القوة الهيدروليكية.
أعاد مركز الخدمة حساب وتشكيل أوجه الغطاء لإنتاج ترهل غطاء اصطناعي يتبع تمامًا تراجع الدوار الطبيعي.&نبسب;
سمحت عمليات الإزاحة المعاد حسابها للأغطية باستخدام مسافات أكثر إحكامًا بين جلبة التوازن وجلبة التوازن ، وبالتالي تقليل التدفق عبر خط التوازن. تم تخفيض ضغط خط التوازن في المتوسط بحوالي 30 رطلاً لكل بوصة مربعة (psig) ، مما أدى أيضًا إلى تمديد MTBR.
التحديات
في البداية ، كانت محطة الطاقة مترددة في تعديل التصميم الأصلي للمضخة وتنفيذ ترقية هندسية ، مما خلق تحديًا لمركز الخدمة لحل المشكلة بشكل كامل وانكسار العمود المحتمل. أثناء مفاوضات الترقية ، فشلت إحدى وحدات تغذية الغلايات بالمصنع بشكل غير متوقع مع كسر العمود. كما توقع مركز الخدمة ، أدى هذا الفشل الإضافي إلى تأكيد المشكلة المطروحة وشدد على الحاجة الملحة لتعديل التصميم.&نبسب;
اختبار الأداء للتحقق من الصحة
تستخدم محطات توليد الطاقة ضغط خط التوازن كنقطة مرجعية رئيسية في إنشاء خط أساس للصحة العامة لمضخة BB4. سيزداد ضغط خط التوازن جنبًا إلى جنب مع زيادة الخلوص الداخلي للنوبات الحرجة والتفاوتات وعوامل التخفيف الأخرى التي يمكن تفويتها بسهولة أثناء التجميع. لذلك ، يعد اختبار الأداء الذي يكرر بشكل وثيق الظروف الفعلية لمضخة في الخدمة خطوة حاسمة في عملية الإصلاح.
بعد الإصلاح ، تم إرسال المضخة إلى معمل اختبار المضخة المعتمد من المعهد الهيدروليكي في شيكاغو. هنا ، خضعت المضخات لبروتوكولات اختبار قياسية لقياس الاهتزاز والضغط والتدفق. من أجل الموثوقية ، فإن أهم نقطة بيانات تم جمعها هي ضغط خط التوازن ، وهي ميزة فريدة في اختبار مضخات الحلقة القطعية. بفضل الدعم الهندسي لمختبر الاختبار ، كان مركز الخدمة قادرًا على تصميم وإعداد إجراء اختبار يحاكي عن كثب الظروف الميدانية للمضخة المثبتة.
العودة في الخدمة
بمجرد الانتهاء من الإصلاح والاختبار وتركيب المضخات ، تلقى مركز الخدمة عددًا من مضخات المقطع الحلقية المتماثلة من محطات طاقة متعددة تعرض نفس المشكلات. باستخدام المعرفة من عمليات إعادة البناء السابقة ، كان مركز الخدمة قادرًا على تنفيذ سلسلة من الإصلاحات المماثلة لمضخات تغذية الغلايات الإضافية هذه في إطار زمني سريع.
اليوم ، تمت إعادة تشغيل جميع مضخات المقطع الحلقي القطعي للخدمة وتعمل بشكل صحيح دون مشاكل تتعلق بالموثوقية.&نبسب;
استخدم مركز الخدمة عملية فحص شاملة وإجراءات مراقبة عملية واسعة النطاق ومعايير قبول صارمة لإنجاز هذه الإصلاحات.&نبسب;