Bessere Turbinenschaufeln führen zu höherer Leistung
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Die Fachzeitschrift für Nickel und seine Anwendungen |
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| Eine 30 Tonnen schwere Turbine samt Achse wird im Kraftwerk „Sir Adam Beck No. 2“ in Ontario, Kanada
abgesenkt. Durch diesen Austausch wurde ein Zuwachs von 3 - 4 % der Kraftwerksleistung erzielt.  |
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Eine EDELSTAHL ROSTREI Francis Turbine. Durch den Einsatz von Turbinen mit besser konstruierten
Turbinenschaufeln und Werkstoffen mit höherer Festigkeit können Stromversorgungsbetriebe größere Kapazitäten
aus bestehenden Wasserkraftwerken erzielen. In Ontario konnten durch den Austausch von Turbinen in sieben
Wasserkraftwerken eine Leistungssteigerung von 400 MW erzielt werden. |
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Durch Austauschen der Turbinenschaufeln wird die Kapazität um 400 MW erhöht
Von Carroll McCormick
Nickel Magazine, Dezember 2006 -- Seit 1992 erhöht Ontario Power Generation (OPG) (früher unter dem Namen Ontario Hydro bekannt) in Zentralkanada die von den Wasserturbinen (bzw. Einheiten) abgegebene Leistung durch Austauschen der Turbinenschaufeln durch besser konstruierte Turbinenschaufeln höherer Festigkeit, die aus nickelhaltigem Edelstahl Rostfrei J91540 gegossen wurden.
Bis 2005 hatte OPG Turbinenschaufeln in sieben Wasserkraftwerken ausgetauscht, was zu einem Anstieg der Kapazität um 400 MW führte.
„Und wir erhöhen weiter“, meint Mario Mazza, Direktor von Hydro Business Support: „2006 wurden fünf
Einheiten in drei verschiedenen Kraftwerken umgerüstet, was zu zusätzlichen
26 MW führt. In den nächsten fünf Jahren sind weitere 65 MW in mehreren Kraftwerken geplant, und das Programm
wird über 2011 hinaus fortgesetzt.“
In Perspektive gesetzt bedeuten diese Zahlen: Die zusätzliche Leistung ist fast genau halb so groß wie die
Leistung eines der Pickering CANDU-Kernreaktoren von OPG, der Leistungsgewinn erfordert aber keine neue
Infrastruktur und wirkt sich nicht auf die Umwelt aus. „Im Vergleich zu Kapitalausgaben im Bestreben um
Leistungs-oder Kapazitätssteigerung spricht vieles für die öffentliche Unterstützung von Wasserkraftwerken,“
meint David Abbott, 'Director of Public Affairs' bei OPG.
Die Provinz Ontario braucht zusätzliche Leistung. „Der im Dezember 2005 veröffentlichte 'Supply Mix
Advice Report' (Beratungsbericht zur Mischstrategie in der Stromversorgung) der 'Ontario Power Authority'
(Stromversorgungsbehörde von Ontario) besagt, dass durch Nachfragewachstum und Außerbetriebnahme von
Stromerzeugungskapazitäten bis 2025 eine Lücke von etwa 24.000 MW entstehen würde, was etwa 80 % der heutigen
Kapazität von Ontario entspricht,“ meint Abbott.
Zwei Kraftwerke sind bis jetzt für mehr als die Hälfte des Zugewinns verantwortlich: Das Kraftwerk „Sir Adam
Beck No. 2“ in der Nähe von St. Catharines erzielte einen Zuwachs von
12,1 MW pro Einheit (von 81,6 auf 93,7 MW pro Einheit) bei einer Gesamtleistung von 194 MW, d. h. einen
Zuwachs von
3 - 4 % der Kraftwerksleistung. Die Turbinenschaufeln der 16 Francisturbinen des Kraftwerks wurden durch
leichtere, 30 t schwere gegossene J91540-Turbinenschaufeln mit einem Nickelgehalt von 4 % ersetzt. Die
Umrüstung des Kraftwerks wurde 2005 abgeschlossen.
Diese Legierung weist hohe Korrosionsbeständigkeit und eine mit S30400 vergleichbare Kavitations-Widerstandsfähigkeit auf. Das Wartungspersonal von OPG glaubt, dass die neuen Turbinenschaufeln für Reparaturen weniger oft und für kürzere Zeiten als bisher außer Betrieb genommen werden müssen. Die pro Tag erzeugte Energie einer einzelnen Einheit kann bis zu 100.000 kanadische Dollar wert sein.
Die Schweißbarkeit der Legierung ist wichtig für alle Kavitationsreparaturen an Ort und Stelle. Vor-Ort-Reparaturen können nach Aussagen der in Denver (Colorado) ansässigen technischen Abteilung der 'Facilities Engineering Branch' (Zweigstelle für die Technik von Betriebsanlagen) des US-amerikanischen Innenministeriums bei austenitischem Werkstoff mit minimaler Vorwärm- und ohne Nachwärm-Schweißbehandlung durchgeführt werden. Die hohe Festigkeit dieses Materials ist wichtig, da bei zunehmender Effizienz einer Turbinenschaufel auch die Druckdifferenz zwischen ihrer Überdruckseite (oben) und der Unterdruckseite (unten) wächst.
Beim Kraftwerk „RH Saunders“ in Cornwall, Ontario (Kanada), wurde ein Zuwachs von 118 MW bei insgesamt 15 Einheiten erzielt; seine Umrüstung wurde 2002 abgeschlossen. OPG ersetzte 72 Turbinenschaufeln mit J91540, jeweils mit einem Gewicht von 5200 kg. Jede Turbinenschaufel hatte vor dem Fräsen und Schleifen ein Rohgewicht von 6000 kg. Mit den neuen Turbinenschaufeln stieg die Kapazität jeder Einheit von 56 MW auf Werte zwischen 64 und 65,4 MW.
Durch weitere Turbinenschaufelumrüstungen wird sich die Stromerzeugungskapazität des OPG-Systems bis 2015
um
150 MW erhöhen.
Carroll McCormick ist ein in Montreal ansässiger freier Mitarbeiter.
FOTOS: Nickel Institute Japan
 Dave Abbott |
