Reparatur und Rekonstruktion von Turbinenläufern

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Eine Lösung, die alle Einflussfaktoren der Serviceaufgabe berücksichtigt, wurde mit einer Kühlluftnutform gefunden, die nach aufwendiger Berechnung der thermomechanischen Spannungen im Turbinenbetrieb im Nutgrund risssicher ist und ohne Schweißoperationen ausführbar bleibt. (Bilder 17 bis 19).

Reparaturanlage für Turbinenläufer auch per Luftfracht transportierbar

Ohne die Rissursachen an unterschiedlichen Orten der Turbinenläufer näher zu betrachten war es schlüssig, die neue Frästechnik mit räumlich steuerbarem Fräskopf als universelles Bearbeitungswerkzeug im erweiterten Bedarfsumfang zu nutzen. Das findet Anwendung zum örtlichen Ausfräsen von Nutgrundanrissen in Wellennuten zur Aufnahme von Turbinenschaufelfüßen mit Tannenbaumprofil (Bilder 21 und 22).

Eine speziell für den arbeitsortunabhängigen Einsatz modifizierte Anlagentechnik (Bild 23 und 24), ermöglicht die Ausführung der beschriebenen Turbinenläuferrissentfernung in Kraftwerksanlagen weltweit. Auch der Transport per Luftfracht ist möglich.

In Turbinenläufer eingebaute Turbinenschaufeln werden in ihrem Betrieb durch Schwingungen belastet. Bekannte Lösungen zur Schwingungsdämpfung sind Deckbänder zum Verbinden einzelner Schaufeln zu schwingungsgedämpften Paketen. (Bild 25 und 26). Die Verbindung der Deckbänder mit den Schaufelblättern erfolgt häufig mittels Schweißen oder Nieten, was bisher vorrangig manuell ausgeführt zeitintensiv und qualitativ nicht überzeugend ist.

Heißpressen verbindet Deckbänder mit Turbinenschaufel-Zapfen

Die Funktionseigenschaften des beschriebenen Maschinensystems, das räumlich ein Schweiß- oder auch ein Bearbeitungswerkzeug führt, erlauben die Zusammenfassung der bisher bekannten stoff- und formschlüssigen Verbindungsverfahren zum Heißpressen.

Dabei werden die Teile – Schaufelspitzen mit Zapfen und darübermontierte perforierte Deckbänder – durch einen heißen Verformungsprozess des Zapfens auf der Schaufelblattspitze formschlüssig verbunden. Dazu wird die Rotationsmöglichkeit einer Werkzeugführungsachse mit Längsführung genutzt, um mit einem speziellen drehenden Werkzeug nach Reiberhitzen der Zapfenspitze bis zu deren verformungsfähiger Konsistenz diese wie vormals als Nietkopf umzuformen (Bilder 27 bis 29).

Ausdrückprüfungen an Referenzproben bestätigen Funktionsqualität

Ausdrückprüfungen an Referenzproben, hergestellt mit den anwendbaren Technologien Schweißen, Schlagnieten und Heißumformen, bestätigten die Funktionsqualität der neuen maschinengestützten Technik. (Bilder 30 und 31)

Zur Ausführung von Reparaturen an Turbinenläufern steht eine neue, mehrachsig programmgesteuerte Maschinentechnik zur Verfügung. Die Erprobung derselben und die Analyse an Turbinenläufern im Serviceumfang zu lösender Aufgaben ermöglichte es, neue Lösungen zur Sicherung der Reparaturziele wie auch zur Verbesserung der Läuferfunktionen nach der Reparatur umzusetzen und stationär in der Turbinenfabrik und ortsvariabel im Kraftwerk auszuführen. Dabei wurden objektiv Ideen zur schweißtechnischen Problemlösung solchen mit höherer Produktivität und Funktionalität nachgeordnet.

Literatur

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• Patentschrift EP 2 189 233 B1: Verfahren zum bearbeiten eines Gasturbinenläufers

• Patentschrift EP 2 275 218 A1: Verfahren zum Bearbeiten des Rotors einer Turbine

• Patentschrift EP 1439934 B1: Vorrichtung zur fünfachsigen Bewegung und/oder Positionierung eines Objektes

• Patentschrift CH 00163/10: Verfahren zum Verbinden von Schaufeln einer Turbine mit einem Deckband

* Wilfried Storch ist Handlungsbevollmächtigter Power Thermal Products bei der Alstom Power Service GmbH in 13158 Berlin

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