Turbiinin korkeapainepesä avattuna ennen korjauksia.

Tulet kattilaan oli sytytetty edellisenä iltana. Kello 13 turbiini käynnistettiin lämmityskierroksille. Puolen tunnin kuluttua jatkettaisiin kierrosten nostolla tuhannesta kolmeen tuhanteen, verkkoon tahdistuksella ja tehon nostolla. Hiilimyllyt käynnistettäisiin yksi kerrallaan. Kolmannen myllyn jälkeen sammutettaisiin öljytulet, käynnistettäisiin neljäs mylly ja rikinpoistolaitos. Niin se menisi, kuten aina ennenkin. Ajoa oli luvassa seuraavat puolisen vuotta, kunnes kevät vähentäisi lämmöntarvetta Helsingissä niin, ettei Hanasaaren lämpöteho olisi enää tarpeen.

Klo 13:30 kaikki muuttui. Turbiinin kierrosten nosto jouduttiin keskeyttämään äkillisen, valvomoon asti kuuluneen tärinän takia. Roottori pysähtyi kahdessa minuutissa, normaalisti siihen menee puoli tuntia. Sen jälkeen roottori oli jumissa, ”yhtä puuta” niin sanotusti. Puolen tunnin kuluttua roottori vapautui niin, että paaksi (roottorin pyörityslaite) jaksoi pyörittää sitä. Alkoi ihmettely, mitä oikein tapahtui. Useita kertoja vuodessa toistuva rutiinitoimenpide oli muuttunut joksikin aivan muuksi.

Heti alusta oli selvää, että oireet viittasivat turbiinin roottorin ja staattorin väliseen kiinniottoon, jota seuraa aina roottorin taipuma. Missä kohdassa, minkä takia, ja kuinka vakavasta viasta oli kyse, sitä ei aluksi tiedetty.

Hankaus aiheuttaa kuuman pisteen roottorin pintaan. Siitä seuraa paikallinen lämpölaajeneminen, puristusjännitys ja edelleen akselin taipuma. Lievä taipuma oikenee ajan kanssa. Jos kuumeneminen on niin voimakasta, että akselin pintaan muodostuva puristusjännitys ylittää teräksen myötörajan, syntyy pysyvä muodonmuutos.

Päätös turbiinin avaamisesta

Korkeapaineroottorin nosto.

Illalla kone pyöri paaksilla, lämpöjä pidettiin yllä tiivistehöyryllä. Korkeapainepesän takapäästä katsottuna roottorissa oli silminnähden heittoa. Mittakello paljasti heiton suuruudeksi 0,7 millimetriä, mikä on todella paljon. Paaksausta (roottorin pyöritystä) jatkettiin yön yli, muutakaan ei ollut tehtävissä. Välillä roottoria seisotettiin taipuma ylöspäin toivoen, että roottorin oma paino saisi sen oikenemaan. Tämä oli turbiinivalmistajan Skodan ehdotus. Vaikka tilanne näytti pahalta, kaikkea kannatti tietysti yrittää ennen koneen avaamista.

Torstaina 14.11. elvytys päätettiin lopettaa tuloksettomana. Kone oli avattava. Mittaukset osoittivat korkeapaineroottorin taipuneen. Asia varmistui akselikytkimien avaamisen jälkeen. Ulkopesän eristeet oli purettuna perjantaina. Ulkopesän kansi nostettiin pois seuraavan viikon tiistaina, tasan viikko vaurion jälkeen. Todella ammattitaitoista toimintaa HelenSerciveltä! Tämä on yksi oman kunnossapidon vahvuuksista. Toimeen päästään heti, ja hommat osataan kerralla oikein. Odottaminen ja hidastelu vauriotapauksissa tulevat kalliiksi.

Turbiinin korjaus käynnistyy nopeasti

Kiinnileikkautumisen jälkiä roottorin pinnassa tiivistepesän kohdalla.

Sisäpesä saatiin auki seuraavana päivänä, jolloin vaurion laajuus oli nähtävillä. Roottorin kaulat olivat leikanneet kiinni tiivistesegmentteihin melkein koko matkalta. Sen sijaan siivet ja pannat olivat ehjiä, mikä oli hyvä uutinen. Tästä selvittäisiin roottorin oikaisulla, puhtaaksi koneistuksella ja labyrinttisegmenttien uusimisella. Tarvittaisiin alikokoiset segmentit, joita ei tietenkään ollut olemassa, vaan ne piti tilata.

Skoda kävi tutkimassa roottorin todeten sen korjauskelpoiseksi, mutta se olisi toimitettava tehtaalle Plzeňiin oikaistavaksi. Samalla uusittaisiin johtosiipikannakkeissa olevat hunajakennotiivisteet. Perjantaina 22.11. osat olivat jo matkalla Plzeňiin. Hanasaaressa alkoi muiden osien tarkastus ja valmistautuminen kunnostetun roottorin saapumiseen takaisin virkamatkaltaan.

Vaurion syy selviää

Vaurion syy oli vielä tässä vaiheessa täysi mysteeri. Mitään ylimääräistä rojua tai irronneita osia ei koneesta löytynyt. Syy löytyi lopulta sisäpesää ja sisäpesän tiivistettä tutkimalla.

Tiivistepesän kiinnityskohdissa oli jälkiä liikkumisesta. Lisäksi sisäpesästä löytyi muodonmuutosta, joka oli kallistanut tiivistepesää niin, että akselitiivisteen käyntivälys 0,4 mm oli mennyt nollaan. Tiiviste ja sisäpesä koottiin yhteen turbiinihallin lattialla ja todettiin tiivistepesän liikkuvan 0,4 mm, kymmenen kertaa yli sallitun. Tämä tulkittiin varmaksi syyksi tiivisteen ja akselin kiinniottoon. Sisäpesä on uusittu modernisoinnissa 2005. Valukappaleiden vanhennuskäsittelyt tehtaalla tehdään nykyään nopeasti aikaa säästäen, ja ovat sen takia vähän mitä ovat. Kappaleet asettuvat lopulliseen muotoonsa vasta käytön aikana. Tämä selittää pesän muodonmuutokset.

Roottorin oikaisua Skodan tehtaalla Plzenissä.

Korjaukset etenevät laitoksella ja tehtaalla

Sisäpesän muoto korjattiin koneistamalla jakotaso sekä tiivistepesän sovitteet. Jakotasosta lähti ainetta pois noin yksi millimetri. Samaan aikaan tehtaalla oikaistiin roottoria. Siihen oli asennettu induktiokuumentimia ja jäähdytysvesiputkistoa, jonka jälkeen koko paketti oli kääritty eristeen sisään. Tämä on Skodan tapa oikaista roottori. Hanasaaren roottori oli oikaisusta vastanneelle, 45-vuotisen uran Skodalla tehneelle herrasmiehelle, järjestyksessä 107. oikaisu, joista vain yksi oli epäonnistunut. Silloinkin syyksi paljastui materiaalivika. Oikaisuun tarvittavien lämpökäsittelykertojen määrää ja tarvittavaa aikaa ei kukaan pystyt varmuudella sanomaan. Heittoa oli 1,9 mm, joka on melko paljon.

Hämminkiä varaosista

Yksi käsittelykerta kesti kolme vuorokautta, jonka jälkeen tulos mitattiin. Näitä käsittelyjä tarvittiin kaikkiaan kahdeksan. Sen jälkeen roottorille tehtiin stabilointikäsittely. Taipuma palautui hieman stabiloinnissa, joten tarvittiin vielä yksi lämpökäsittely. Lopuksi kiinnileikanneista kohdista koneistettiin 3 mm pois pinnan korjaamiseksi. Tasapainotuksen ja ylikierroskokeiden jälkeen roottori oli valmis toimitettavaksi Hanasaareen.

TurboCaren valmistamia vetäytyviä harjatiivisteitä.

Pullonkaulaksi uhkasivat muodostua labyrinttisegmentit, joiden toimitusaika oli pidempi kuin roottorin oikaisun. TurboCare lupasi valmistaa segmentit ajoissa. Koneessa oli jo vaurion sattuessa TurboCaren vetäytyvät harjatiivisteet. Alkuperäistoimittaja ei luonnollisesti ollut kovin innostunut ajatuksesta käyttää kolmannen osapuolen varaosia, mutta omistaja päättää, mitä hänen koneeseensa asennetaan.

Alkuvaikeuksien jälkeen Skodan ja TurboCaren asentajien yhteistyö sujui ongelmitta. Roottori saapui Hanasaareen tammikuun 20. päivä. Sitä päästiin heti asentamaan paikoilleen. Tasan viikon kuluttua korkeapainepesän kannen pultit oli kiristetty paikoilleen. Ulkopuolisen putkiston, eristyksen ja instrumentoinnin asentamiseen ja kalibrointiin tarvittiin vielä viikko.

Sunnuntaina 2.2.2014 klo 12:11 turbiini tahdistettiin verkkoon. Tärinät ja muut arvot olivat erinomaisella tasolla. Häiriö katsottiin päättyneeksi ja kone oli jälleen normaalissa kaupallisessa käytössä. Häiriö kesti 81 vrk 22 h 40 min, mikä tekee siitä luonnollisesti yhden Hanasaaren historian pisimmistä ja kalleimmista häiriöistä.

Kattilaa käytettiin kaukolämmön tuotantoon korjaustöiden aikana, eikä Helsingin lämmitys ollut missään vaiheessa uhattuna.

Punaisella sisäpesän tiiviste, jonka liikkuminen aiheutti vaurion. Vikakohta nuolen osoittamassa paikassa.

Vahingosta viisastutaan

Jotta samanlainen vaurio ei toistuisi, turbiinien suojausta parannettiin. Automaatio ei enää anna käynnistyslupaa, mikäli akselivärähtelyt eivät ole normaalilla tasolla. Normaalia korkeampi värähtelytaso olisi nytkin ollut nähtävissä jo ennen kierrosten nostoa, mutta se kuva, joka valvomossa käynnistyksen aikana pidettiin esillä, ei sisältänyt riittävästi tietoa värähtelyistä.

Reaaliaikaisen kunnonvalvonnan merkitystä ei turbiinien kohdalla näin ollen voi liiaksi korostaa. Tärkeintä on seurata akselivärähtelyä jokaisen laakerin kohdalta. Laakeritärinät reagoivat hitaammin, eivätkä ne anna koneen kunnosta läheskään yhtä tarkkoja tietoja kuin akselivärähtely.

Kaj Luukko

Kunnossapito-insinööri,

Helsingin Energia,

kaj.luukko@helen.fi