CASE STUDY : CĂN CHỈNH TURBINE KHÍ TRONG CHƯA ĐẦY MỘT GIỜ

TransCanada Turbines Test Cell là đơn vị chuyên sửa chữa và bảo dưỡng turbine khí trong một cơ sở thử nghiệm đặc thù. Các turbine này được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng nén khí, phát điện và hàng hải. Sau khi hoàn tất công tác sửa chữa, Test Cell tiến hành chạy thử tải trọng cho từng turbine. Trong trường hợp này, yêu cầu đặt ra là căn chỉnh các turbine khí dạng aeroderivative với ổ đỡ trục cố định trước khi thực hiện kiểm tra hiệu suất.

Mô tả cơ sở thử nghiệm

Trong quá trình thử tải, turbine dẫn động một máy phát điện để mô phỏng tải thực. Turbine được kết nối với máy phát qua một bệ đỡ ổ trục trung gian. Để đáp ứng lượng giãn nở nhiệt lớn xảy ra trong quá trình vận hành, hệ thống sử dụng khớp nối spacer kiểu dual flex dài 90 inch.

Cơ sở Test Cell được thiết kế nhằm tối ưu hóa công tác lắp đặt và căn chỉnh nhanh chóng mỗi turbine với bệ đỡ ổ trục trước khi tiến hành thử tải mô phỏng. Các turbine được đặt trên bệ di chuyển chuyên dụng (dolly), đảm bảo đầu ngoài (cold end) của turbine được cố định hoàn toàn – không cần chỉnh trong cả hai phương thẳng đứng và nằm ngang.

Đầu trong của turbine được đỡ bởi hai thanh chống nghiêng có tăng-đơ. Việc thay đổi chiều dài tăng-đơ cho phép điều chỉnh đồng thời cả phương thẳng đứng lẫn nằm ngang ở phía đầu trong. Bệ đỡ ổ trục và máy phát có hệ thống bôi trơn áp suất để quay trục máy phát và tạo tải cho các ổ đỡ.

Giải pháp căn chỉnh

Khách hàng đã nâng cấp hệ thống căn chỉnh lên ROTALIGN® touch – thiết bị tích hợp công nghệ độc quyền sensALIGN® sử dụng một tia laser duy nhất kết hợp với bộ thu tín hiệu kép. So với ROTALIGN® Ultra 2, bộ cảm biến sensALIGN® 7 có diện tích detector lớn hơn đáng kể, mang lại khả năng thích ứng linh hoạt hơn khi xử lý các bù trừ giãn nở nhiệt lớn.

Các tính năng tiêu chuẩn của ROTALIGN® touch phù hợp hoàn toàn với yêu cầu ứng dụng này, bao gồm:

• sensALIGN® 7 với hai detector đặt cách nhau một khoảng cố định, giảm thiểu hiệu ứng coning do góc giãn nở nhiệt lớn.
• Chế độ đo Multipoint giảm thiểu ảnh hưởng của trục bị nổi do hệ thống bôi trơn áp suất.
• Cài đặt bù trừ giãn nở nhiệt cho cả hai máy.
• Bảng đo với tính năng lấy trung bình (Measurement Table with Averaging).
• Move Simulator hỗ trợ xác định nhanh các phương án hiệu chỉnh khả thi trong cả hai phương khi chân ngoài không thể điều chỉnh.
• Tự thiết lập dung sai căn chỉnh theo yêu cầu riêng của khách hàng.
• Giám sát đồng thời cả hai phương thẳng đứng và nằm ngang trong quá trình dịch chuyển máy – yếu tố thiết yếu khi sử dụng tăng-đơ nghiêng làm cơ cấu chỉnh phía trong.

Lắp đặt thiết bị đo

Việc gắn laser trực tiếp lên turbine với góc giãn nở nhiệt lớn sẽ gây ra hiện tượng coning quá mức. Do đó, cảm biến sensALIGN® 7 được lắp lên mặt bích khớp nối turbine bằng cách tháo một số bu-lông và dùng đế từ chuyên dụng (Hình 1). Laser được gắn lên trục ra của bệ đỡ ổ trục bằng đế từ vạn năng (Hình 2). Bằng cách điều chỉnh góc tia, hiện tượng coning được triệt tiêu hoặc giảm thiểu tối đa.

“ROTALIGN® touch với detector kích thước lớn hơn, tính năng Move Simulator và giao diện thao tác trực quan đã giúp việc căn chỉnh tại Test Cell trở nên dễ dàng hơn nhiều. Với việc dùng tăng-đơ ở đầu trong để hiệu chỉnh, khả năng hiển thị đồng thời kết quả chỉnh dọc và chỉnh ngang theo thời gian thực trên ROTALIGN® touch là hoàn toàn không thể thiếu.”

— Darren Hall, Kỹ thuật viên Test Cell, TransCanada Turbines Limited

Giãn nở nhiệt

Yêu cầu bù trừ giãn nở nhiệt đòi hỏi một độ lệch trục nguội (cold misalignment) góc lớn như thể hiện trên Hình 5 và 6. Hình 5 là màn hình Kết quả theo Thông số kỹ thuật của ROTALIGN® touch, mô tả tổng lượng giãn nở nhiệt kết hợp của cả bệ đỡ ổ trục và turbine – thể hiện rõ yêu cầu căn chỉnh nguội và mức độ lệch góc thẳng đứng đáng kể.

Khoảng cách lớn giữa các chân máy và chiều dài của khớp nối spacer (Các hình bên dưới) khuếch đại đáng kể tác động của giãn nở nhiệt góc và các hiệu chỉnh tương ứng.

Đo đạc

Do tia laser dịch chuyển nhiều hơn bình thường khi các trục quay, tia sáng được điều chỉnh ban đầu lên phía trên tâm detector ở vị trí 12 giờ. Để loại trừ ảnh hưởng của trục nổi do hệ thống bôi trơn áp suất, chế độ đo Multipoint được sử dụng với bơm dầu tắt trong mỗi lần đo. Từ 7 đến 9 số liệu được thu thập và lấy trung bình trong Bảng đo. Khe hở ổ đỡ tại bệ vượt quá 0,015 inch.

Kết quả

Việc căn chỉnh turbine khí với bệ đỡ ổ trục thường hoàn tất trong chưa đầy một giờ, kể cả thời gian lắp đặt và hiệu chỉnh. Khả năng hiển thị đồng thời kết quả ghép nối theo cả phương thẳng đứng và nằm ngang trong chế độ dịch chuyển trực tiếp (Live Move) giúp tối ưu hóa căn chỉnh ngay cả khi chân ngoài không thể điều chỉnh. Như thể hiện trên Hình 7, chân ngoài cao hơn 0,048 inch so với vị trí chuẩn; tuy nhiên với kích thước lớn của turbine, vẫn đạt được dung sai căn chỉnh theo yêu cầu một cách thuận lợi.

Hiệu chỉnh

Kích thước lớn của máy và khớp nối khuếch đại mọi biến động trong số liệu và hiệu chỉnh. Do đó, dù cơ sở Test Cell được thiết kế để chân đỡ ngoài luôn thẳng hàng với đường tâm quay của trục bệ đỡ, điều này không phải lúc nào cũng đạt được trên thực tế.

Move Simulator cho phép kỹ thuật viên xác định trước lượng hiệu chỉnh cần thiết theo cả hai phương để đạt căn chỉnh tối ưu – đặc biệt hữu ích khi cả hai phương phải hiệu chỉnh đồng thời bằng tăng-đơ. Quá trình mở khóa, nới lỏng, chỉnh và siết lại tăng-đơ ảnh hưởng đến kết quả căn chỉnh, vì vậy cần theo dõi sự thay đổi và tính toán bù trừ trước khi xiết chặt hoàn toàn.

Tác giả: Grant Dennler — WildCAT Precision Measurements Ltd., Đối tác Giải pháp PRUFTECHNIK tại Canada

Liên hệ chúng tôi

✉  Inbox Fanpage Facebook
📞 Hotline 08 2619 2324