Kustannustehokas ennakkohuolto varmistaa voimalaitoksen toiminnan

Voimalaitosprosessin toiminnalle ovat ratkaisevia muutamat virtaustekniset laitteet. Mitä ne ovat ja mitä erityistä niiltä vaaditaan? Varmistaako tarkastava kunnossapito niiden luotettavan toiminnan?

artikkelikuva

Voimalaitosprosessissa useat pääkomponentit ovat kahdennettuja ja siksi kokonaiskäytettävyys voidaan pitää korkealla tasolla, vaikka odottamattomia vikaantumisia havaitaan. Koska prosessin korkeat paineet ja lämpötilat asettavat erityisiä vaatimuksia käyttölaitteille, kustannusten kannalta on usein enemmän hyötyä seurata ja arvioida laitteiden toiminnan laatua.

Vuodot ja kuluminen aiheuttavat merkittäviä kustannuksia menetettynä tuotantona ja korjaustarpeen turhana eskaloitumisena, jos huoltotoimenpiteitä ei ajoiteta oikein. Alkanut kuluminen esimerkiksi tiivistepinnoissa kasvaa ajan suhteen eksponentiaalisesti, jos korjaaviin toimiin ei ryhdytä ajoissa.

Kustannustehokkuus ja käytettävyys kasvavat, kun on oikea ymmärrys kyseisen laitteen sielunelämästä ja sen toiminnan laatuun ja virheettömyyteen vaikuttavista tekijöistä. Mittaavan kunnossapidon tietoja ei kaikilta laitteilta voida järkevästi saada ja siksi on turvauduttava kokemukseen laitteiden yleisestä kunnossapidon tarpeesta. Ennakkohuollon tärkeä osa-alue, tarkastava kunnossapito, jää usein resurssipulan vuoksi hyödyntämättä.

Oikea-aikainen ja oikein mitoitettu kunnostustarve voidaan arvioida suhteellisen luotettavasti tukeutumalla tietoon laitteen käyttäytymisestä prosessissa ja kokemukseen kriittisistä huoltokohteista. Jos on syytä epäillä alustavien tietojen perusteella huollon tarvetta, päätöksentekoa auttaa erillinen avaava tarkastus lopullisen varaosa- ja kunnostustarpeen todentamiseksi.

Toimenpiteen ansiosta ei tarvitse ostaa suositusten mukaista isoa määrää uusia osia, jotka vaihdetaan varmuuden vuoksi seuraavassa päähuollossa. Avaava tarkastus auttaa tietämään, mitä on syytä hankkia. Näin täysi toimintakunto voidaan palauttaa pienemmällä osamäärällä ja alhaisemmilla kustannuksilla. Lisäksi tarjoutuu mahdollisuus harkita edullisempia kunnostusmenetelmiä kuten uudelleenpinnoitus tai tiivistepintojen hionta.

Syöttövesipumppu tarvitaan aina

Syöttövesipumpun tehtävä on paineistaa vesi korkeaan paineeseen höyrykattilaan syötettäessä. Kattilassa vesi muuttuu aluksi kylläiseksi höyryksi ja sitten kattilan ominaisuuksien mukaisesti tulistuneeksi höyryksi. Sen energia muutetaan turbiinin pyörittämässä generaattorissa sähköksi ja loppu, hyödyntämätön lämpöenergia, jatkaa kiertoaan eteenpäin. Syöttövesipumpun painetaso on tyypillisesti useista kymmenistä bareista aina reiluun 300 bariin saakka.

Vaikka pumppu ei ole normaalisti voimakkaalle kulutukselle altis, toistuvien käynnistysten ja mahdollisten käyttöhäiriöiden vuoksi saattaa aiheutua merkittävää hyötysuhteen laskua. Tämä ei suoraan näy käytettävyyden heikkenemisenä, mutta ongelma voidaan havaita esimerkiksi kahden pumpun tuotto- ja painearvoja vertailemalla. Laakerointi ja kevennyslaitteet ovat usein vielä hyvässä kunnossa ja reserviäkin löytyy syöttövesipumpun tyypillisen kahdentamisen ansiosta.

Eräässä tapauksessa kattilaan voitiin saada toisella, huonommin toimivalla, pumpulla noin 1,5 tn vähemmän syöttövettä tunnissa. Kun laskettiin kattilan painetasolla 80 bar menetetty tuotanto, sen rahalliseksi arvoksi saatiin 40 000 euroa vuodessa. Hyötysuhteen takaisin alkuperäiselle tasolle palauttavien korjaustoimenpiteiden takaisinmaksuaika on noin vuosi tällaisessa kohteessa. Menetetty tuotanto on merkittävästi suurempi kustannustekijä kuin pumppaukseen käytetty lisäenergia.

Syöttövesipumpun minimikiertoventtiili

Syöttövesipumpun jälkeen sijoitettu minimikiertoventtiili suojaa syöttövesipumppua käynnistys- ja ylösajotilanteessa. Se varmistaa, että pumpun läpi virtaava vesimäärä on riittävä. Näin estetään pumpun sisällä olevan veden höyrystyminen, joka vahingoittaa pumppua.

Normaalissa käyttötilanteessa minimikiertoventtiilin tulee olla kiinni, koska silloin pumpun läpi virtaava vesi riittää pitämään lämpötilan pumpun sisällä oikealla tasolla. Kuitenkin useissa tapauksissa yksinkertaisella lämpökamerakuvauksella voidaan osoittaa, että niin kutsutun minimikiertolinjan kautta virtaa kuumaa syöttövettä tarpeettomasti.

Tapahtuva hullunkierto aiheuttaa turhia kustannuksia ylimääräisenä energian kulutuksena. Ylimääräiset energiakustannukset ja tuotantotappiot voivat olla vuositasolla suuremmat kuin kyseisen venttiilin kunnostus kaikkine osineen.

Reduktioventtiili paineen alennukseen

Reduktioventtiiliä, eli höyrynmuuntoventtiiliä, käytetään voimalaitoksissa höyryn paineen alentamiseen. Tyypillinen reduktioasema koostuu itse reduktioventtiilin lisäksi ruiskutusvesi- ja sulkuventtiilistä. Ruiskutusvettä suihkutetaan venttiilin karan läpi suoraan istukkaosaan, jossa vesi höyrystyy ja sekoittuu höyryvirtaan alentaen lämpötilan jättöpuolen höyrytukin lämpötilaan.

WEB_Reduktioventtiili-voim

Reduktioventtiili voimalaitoksen höyrylinjassa.

Tyypillinen käyttökohde reduktioventtiilille on höyryn ohjaaminen turbiinin ohi lauhduttimeen tai kaukolämpövaihtimeen. Reduktioventtiiliä voidaan käyttää myös turbiinin rinnalla ylikuormitustilanteissa sekä laitoksen käynnistysvaiheessa. Se on myös varalaite turbiinin rikkoutumisen varalle. Reduktioventtiilin jatkuva käyttö ei ole kannattavaa, sillä silloin höyryn liike-energiaa ei muuteta sähkötehoksi.

Virtausteknisistä komponenteista reduktioventtiili on yksi voimalaitoksen kalleimmista laitteista. Käytössä se altistuu suurelle paine-erolle ja virtaukselle, joka kuluttaa venttiilin sisäosia. Oikea-aikaisella ennakoivalla huollolla voidaan huomattavasti pidentää reduktioventtiilin elinikää. Näin voidaan välttyä kalliiden varaosien tai jopa koko venttilin uusimiselta. Itse virtausta säätävän venttiiliosan lisäksi toimintaan vaikuttaa oleellisesti sen ohjauslaitteet eli toimilaite ja asennoitin. Koko yhdistelmän oikea toiminta pitää höyrynmuuntoprosessin kunnossa.

Varoventtiilit suojaavat prosessia

Varoventtiilin tehtävä on suojata painelaitetta tai putkistoa liialliselta paineen nousulta. Voimalaitoksen tuorehöyryverkossa korkeissa paineissa käytetään pääasiassa apuohjattuja varoventtiilejä. Näissä on käytössä jousikuorman lisäksi paineilmaohjattu toimilaite, joka auttaa joko sulkeutumisessa tai avautumisessa putkiston painetason mukaan.

Varoventtiilin toiminta tarkastetaan säännöllisesti viranomaisvaatimusten vuoksi. Hyvin usein kiinnitetään huomiota pelkästään vaadittuihin seikkoihin, eli avautumispaineeseen ja venttiilin toimintaan avautuessa. Tämä on toki tärkeää prosessin turvallisen toiminnan kannalta.

Usein kuitenkin unohdetaan, että vuotaessaan varoventtiili kuluttaa valtavan määrän höyryn lämpöenergiaa. Varoventtiilien vuotoa voidaan hyvin havainnollistaa esimerkiksi käynnin aikaisella lämpökamerakuvauksella. Tärkeää on myös muistaa niin venttiilin kuin toimilaitteen ja ohjausjärjestelmän säännöllinen tarkastus. Vasta silloin voidaan olla varmoja siitä, että varoventtiilit toimivat oikein, turvallisesti ja tehokkaasti.

Tarkastavan kunnossapidon merkitystä ei aina oteta riittävästi huomioon vaan ennakkohuoltojen suunnittelu perustuu mittaavan kunnossapidon tuloksiin. On kuitenkin tekijöitä, joista ei saada mittaustuloksia ja jotka vaikuttavat oleellisesti voimalaitoksen kustannustehokkuuteen tai jopa käytettävyyteen. Laitoksen kaikkien laitteiden tilaa kannattaa arvioida säännöllisesti ja suunnitelmallisesti. Oikein toimimalla moni hedelmä on helposti poimittavissa. 

Piippo_Jarmo_WEB

Jarmo Piippo

Flowplus Oy, jarmo.piippo@flowplus.fi

Tuliniemi_Jani_WEB

Jani Tuliniemi

Flowplus Oy, jani.tuliniemi@flowplus.fi

Uusimmat artikkelit

18.6.2018 | Alan Uutiset

Tuulivoimaa tullaan rakentamaan Suomeen markkinaehtoisesti merkittäviä määriä

Tuulivoima on Suomessa erittäin kilpailukykyistä ilman tukia. Tuulivoimaa tullaan rakentamaan Suomeen tulevina vuosina runsaasti markkinaehtoisesti, mikä tulee muuttamaan koko Suomen sähköjärjestelmää.

Uusi teknologiakeskus avattu Kuopioon, kehittää uutta kromausmenetelmää Suomessa

Uudenlaista kromipinnoitusteknologiaa Suomessa kehittävä teknologiakeskus on avattu Kuopioon. Sen perustamista edelsi miljoonan euron rahoituskierros, jonka kuopiolainen kasvuyritys Savroc Oy keräsi rakentaakseen keskuksen ja kiihdyttääkseen teknologian kansainvälistymistä. TripleHard-pinnoite on jo patentoitu kansainvälisillä markkinoilla. Vastaavaa menetelmää ei ole maailmanmarkkinoilla. 

15.6.2018 | Tutkimus ja koulutus

Turvallisuusosaamisen parhaat käytännöt -kilpailun voittajaksi AEL:n työturvallisuuskoulutuksen malli

Opetushallitus järjesti keväällä 2018 kilpailun, jossa etsittiin hyviä käytäntöjä, joilla oppilaitokset kehittävät turvallisuusosaamista ja turvallisia toimintatapoja yhteistyössä työelämän kanssa. Kilpailun voittajaksi valittiin Ammattienedistämislaitossäätiö AEL sr:n työturvallisuuskoulutuksen malli kiertotaloustoimijoille. Voittaja julkistettiin Koulutusalan johtamisen foorumissa 11. kesäkuuta.

Distence ja Houston Analytics yhteistyöhön – Teollinen IoT kohtaa tekoälyn

Yhteistyö mahdollistaa teollisille valmistajille helpon keinon siirtää toimintoketjunsa kertaheitolla tekoälyn ja alustatalouden aikakaudelle. Teolliset valmistajat voivat hyödyntää yhteistyön mahdollistamaa tiedon keruuta ja käyttämistä läpi koko toimintoketjunsa.

Konecranes ensimmäisenä suomalaisena yrityksenä mukaan pohjoismaiseen kiertotaloutta tutkivaan CIRCit-hankkeeseen

Konecranes ensimmäisenä suomalaisena yrityksenä mukaan pohjoismaiseen kiertotaloutta tutkivaan CIRCit-hankkeeseen

Caverion vastaamaan Pohjoismaiden toiseksi suurimman avoimen palvelinkeskuksen valvonnasta ja ylläpidosta

Caverion ja Telia Finland ovat tehneet sopimuksen Telian rakennuttaman uuden Helsinki Data Centerin valvonnasta sekä kiinteistön ylläpidosta. Helsingin Pitäjänmäkeen valmistuva avoin palvelinkeskus on Pohjoismaiden turvallisin, energiatehokkain ja ympäristöystävällisin.