Rohrleitungstechnik. Retrofitting & Modernisation. von Rohrleitungs- und Druckbauteilen in thermischen Kraftwerken

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1 Rohrleitungstechnik Retrofitting & Modernisation von Rohrleitungs- und Druckbauteilen in thermischen Kraftwerken

2 Retrofitting & Modernisation von Rohrleitungs- und Druckbauteilen in thermischen Kraftwerken Leistungsspektrum Konventionelle Kraftwerke müssen die unstetige Einspeisung erneuerbarer Energien ausgleichen. Das bedeutet immer mehr An- und Abfahrvorgänge mit starker Belastung der Kraftwerkskomponenten, verstärkt durch die immer höhere Leistung, die schnell zur Verfügung gestellt werden muss. Für diese Fahrweise mit extremen Lastwechseln sind die Bestandskraftwerke in der Regel nicht ausgelegt. Das führt zu vorzeitiger Materialermüdung und daher zu einer Verkürzung der geplanten Kraftwerkslaufzeit. Die komplexen Aufgaben zur Ertüchtigung und Modernisierung von Kraftwerken erfüllt der BHR als rundum kompetenter Partner. Das Team Retrofitting & Modernisation bietet ein umfangreiches Leistungsspektrum: Analysieren Prüfen Ertüchtigen/Modernisieren, von der ersten Aufnahme des Ist-Zustandes bis hin zur Wiederinbetriebnahme. Zum Beispiel: Untersuchung des Erschöpfungsgrades, Technische Berechnung und Kontrolle der Rohrleitungssysteme vor Ort, Austausch einzelner hochbelasteter Komponenten wie Formstücke, Biegungen und Sammler, oder der Austausch von kompletten Dampfleitungssystemen. Alle diese Arbeiten haben die BHR- Fachkräfte mehrfach im Inund Ausland erfolgreich ausgeführt. Mit den Fertigungsstandorten in Essen und Dortmund können die auszutauschenden Komponenten in einem hohen Maß vorfertigt werden. Das Maß der Vorfertigung wird nur vom Transport und den gegebenen Anlagenbedingungen begrenzt. Analysieren Vergleich der Auslegungsberechnung mit dem heutigen Stand der Technik Systemanalyse (Elastizitätsberechnung) zur Ermittlung von Beanspruchungen in Rohrleitungssystemen sowie Belastungen anschließender Komponenten Berechnung der Zeitstanderschöpfung auf Grundlage von Betriebsaufzeichnungen Bewertung (Analyse) von Lastwechselvorgängen wie An- und Abfahrvorgängen, Kaltstarts, Warmstarts usw. Bewertung der Restlebensdauer nach DIN EN Spannungsanalyse für Rohrleitungskomponenten, wie Sammler, T-Stücke, Y-Stücke auch mittels Fenite-Elemente-Methode 2

3 Prüfen Ertüchtigen/Modernisieren Ermittlung des Ist-Materialzustandes mittels zerstörungsfreier Prüfmethoden Erstellung eines Maßnahmenkataloges auf Basis der Untersuchungsergebnisse Aufnahme des Mikrogefügezustandes mittels ambulanter Bauteil-Metallographie Festlegung der Sanierungsmaßnahmen gemeinsam mit dem Betreiber Überprüfung der Rohrleitungskomponenten mittels Dehnungsmessung Planung des Sanierungsablaufes mit der Demontage der erschöpften und Montage neuer Leitungskomponenten Überprüfung der Geometrie und des Bewegungsverhaltens der Rohrleitungen durch Ist- Aufnahmen im kalten und im warmen Zustand Gefälleuntersuchungen der Rohrleitungssysteme Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der Halterungen durch Ist-Aufnahme im kalten und warmen Zustand Feststellen des Ist-Zustandes der Rohrleitungen vor Ort sowie Ermittlung der tatsächlichen Betriebsdaten während der gesamten Betriebszeit Konstruktive Überprüfung der Rohrleitungssysteme und deren Optimierung nach dem Stand der Technik Austausch von Leitungskomponenten mit neuen, modernen Werkstoffen zur Erhöhung der An- und Abfahrgeschwindigkeit Fortlaufende Dokumentation der Rohrleitungssysteme mit Planung der weiteren Werkstoffprüfung Überprüfung der Armaturen 3

4 Analysieren Um Kraftwerke auf den aktuellen Stand der Technik zu bringen, bietet der BHR weit und tief reichende Analysen. Dabei werden Auslegungscharakteristiken und tatsächliche Fahrweise ermittelt und mit neuen Technologien abgeglichen. Daraus wird, gemeinsam mit dem Kunden, eine optimale und wirtschaftliche Modernisierung entwickelt und realisiert. Vergleich der ursprünglichen Auslegung mit dem Stand der Technik Durch den Übergang von nationalen Regelwerken wie DIN und TRD auf die europäischen Regelwerke DIN EN ist es sinnvoll, die ursprüngliche Auslegung von Komponenten zu überprüfen. Dies geschieht auch unter Einbeziehen relevanter Ergebnisse aus Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Damit lassen sich Schwachstellen aufdecken, die beim zukünftigen Betrieb mit geänderten Parametern zum Problem werden können. Systemanalyse Als Ergebnis einer Flexibilitätsanalyse erhält man die Spannungen und Verformungen im Rohrleitungssystem. Ebenso lassen sich damit Belastungen an den anschließenden Komponenten wie Kessel, Turbine und Kondensator ermitteln und hinsichtlich ihrer Zulässigkeit bewerten. Der Einsatz zeitgemäßer numerischer Berechnungsverfahren erlaubt es, speziell die dynamischen Beanspruchungen z. B. infolge Turbinenschnellschluss deutlich detaillierter zu bewerten, als das zur Zeit der Errichtung älterer Anlagen möglich war. Spannungsanalyse Mit Spannungsanalysen lassen sich die am höchsten beanspruchten Komponenten im Rohrleitungssystem ermitteln. Detaillierte Spannungsanalysen, im Bedarfsfall unter Einsatz der Finite-Elemente-Methode, geben Aufschluss über Höhe und Verteilung der Spannungen. Erschöpfungsgradberechnung Für die hochbeanspruchten Komponenten ist eine Berechnung des Erschöpfungsgrades bzw. der Restlebensdauer erforderlich. Hier werden die beiden Phänomene Zeitstanderschöpfung und Lastwechselerschöpfung untersucht. Da der berechnete Erschöpfungsgrad bzw. die Restlebensdauer theoretische Werte sind, die von vielen Faktoren beeinflusst werden, ist eine Verifikation durch zerstörungsfreie Prüfungen unerlässlich. Die umfassende Erfahrung des BHR in der Kraftwerkstechnologie ist eine ideale Grundlage für den Erhalt und die Optimierung von Kraftwerksanlagen. Technisch auf dem neuesten Stand Höhere Betriebssicherheit Termintreue und wirtschaftliche Leistungserbringung 4

5 Prüfen Der BHR zeichnet sich durch langjährige Erfahrung mit den gängigen Prüfmethoden aus. Die Überprüfungen werden von eigenem Fachpersonal durchgeführt. Die BHR-Fachkräfte prüfen nicht ausschließlich nach den aktuellen Normen des DIN EN und des VGB, sondern lassen auch ihre Erfahrungen in den Prüfablauf einfließen. So werden weitere kritische Stellen betrachtet, bei denen in der Vergangenheit schon gehäuft Materialerschöpfung aufgetreten ist. Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung Wanddickenmessung und Restwandermittlung mit Ultraschall an besonders beanspruchten Bauteilen, wie Biegungen, Sammlern, etc. Untersuchung einzelner Komponenten Überprüfung des Zustandes und der Funktionstüchtigkeit der Feder- und Konstanthänger im kalten und warmen Zustand Ultraschallprüfung von Schweißverbindungen, z. B. Rundnähten und Stutzennähten, zur Feststellung makroskopischer Schädigungen Oberflächenprüfungen wie liquid penetrant und magnetic particle Tests zur Ermittlung von makroskopischen Oberflächenanzeigen Härteprüfungen an Bauteilen mit besonderer Beanspruchung, wie z. B. Stutzennähten, zur Feststellung von Härtespitzen Gefälleuntersuchungen der Rohrleitungen zur Verhinderung von Kondensatansammlungen und daraus folgenden unterschiedlichen Temperaturen der Rohrwände während des Anfahrvorganges sowie möglichen Wasserschlägen Beurteilung der Armaturen nach Kriterien: Betriebsstunden, Umgebungsbedingungen, Betätigungsspiel und Regelcharakteristiken sowie Sicherheitsfunktionen Aufnahme des Mikrogefügezustandes von Bauteilen mit besonderer Beanspruchung, wie Stutzenschweißverbindungen und Biegungen, zur Ermittlung von Zeitstandschädigungen mittels Gefügeabdrücken Werkstoff 13CrMo44 Gefüge ohne Schädigung Schaden mit Gefügeklasse 3a 3b 5

6 Ertüchtigen/Modernisieren Der BHR bietet das volle Leistungsspektrum der Ertüchtigung bzw. Modernisierung. Nach Analyse und Prüfung wird gemeinsam mit dem Betreiber entschieden, ob einzelne stark belastete Komponenten nur ertüchtigt werden oder gesamte Rohrleitungssysteme ausgetauscht und modernisiert werden müssen. Dabei werden Wirtschaftlichkeit und geplante Stillstandszeiten berücksichtigt. Die Überprüfung, Neueinstellung und gegebenenfalls der Austausch von Konstant- und Federhängern wird von BHR-Fachkräften durchführt. Des Weiteren steht die Prüfung der Armaturen auf Korrosionsschäden und Undichtigkeiten auf dem Programm. Vorhandene Mängel an Armaturen werden, soweit möglich, vor Ort beseitigt. Die eigenen Werke sorgen für die weitestgehende Vorfertigung der Komponenten. So können die Arbeiten vor Ort verkürzt werden und die Anlagen schneller wieder in die Produktion gehen. Der BHR ist seit langem in der Forschung und Entwicklung aktiv und arbeitet mit in der europäischen Normung (spez. DIN EN 13480) sowie an der Weiterentwicklung und Herausgabe wichtiger Merkblätter des VGB und FDBR. So ist der BHR jederzeit in der Lage, sich schnell auf Neuerungen einzustellen und immer nach dem aktuellen Stand der Technik zu arbeiten. 6

7 Verwendung von Formstücken mit optimierter Geometrie im Hinblick auf Spannungsverläufe im Bauteil und einwandfreie Prüfbarkeit der Schweißnähte Einsetzen von Formstücken unter Verwendung von geeigneten Werkstoffen zur Verkürzung der An- und Abfahrzeiten Planung der Ertüchtigungen/ Modernisierungen mit der Demontage der erschöpften und Montage der neuen Leitungskomponenten Überprüfung und Neueinstellung bzw. Austausch der Konstant- und Federhänger Vorteile Verlängerte Lebensdauer Höhere Betriebssicherheit Geringerer Wartungsaufwand Leistungssteigerung Erhöhung des Wirkungsgrades Verminderung der Emissionen Überprüfung und Ertüchtigung von Armaturen 7

8 BHR Hochdruck-Rohrleitungsbau GmbH Wolbeckstraße 25 I Essen Telefon: I Telefax: info@bhr.bilfinger.com I Bilfinger Berger Power Services Sparten Dampferzeuger Energie- & Umwelttechnik Rohrleitungstechnik Maschinen- & Apparatebau Engineering, Lieferung, Fertigung, Montage, Inbetriebnahme Gesamtanlagen Druckteile, Kanäle Feuerungssysteme Mahlanlagen & Sichter Bekohlungs- & Entaschungssysteme Wärmenutzung Abhitzesysteme Nasskühlung Turbinenservice Engineering, Lieferung, Montage, Inbetriebnahme Rauchgasreinigung Entstickung Filtersysteme Nuklearanlagen & -komponenten Konditionierungsanlagen Stilllegung & Rückbau Spezialmagnete & Spulen Nuklearservice Engineering, Fertigung, Montage Konventionelle & nukleare Rohrleitungssysteme Formstücke, Induktion- & Kaltrohrbiegung Tiefrohrleitungsbau Anlagenmontagen EMSR - Technik Armaturen- & Durchflussmesstechnik Fertigung Apparate & Wärmetauscher Komponenten für Gas-, Dampf- & Wasserturbinen Komponenten für Nukleartechnik Komponenten für Luft- & Raumfahrt Konstruktionsstahlrohre Offshore-Fundamente Rehabilitation von thermischen Turbinen & Wasserturbinen Anlagen- & Sondermaschinenbau 2188 d/500/022012