TM2500 – TM2500 – Operator Operator and Familiarization Training
Overhaul en la turbina LM2500 REVISIÓN MAYOR EN TURBINAS DE GAS OVERHAUL EN LA TURBINA LM2500
Por Alicia García Rodriguez Técnico especialista en revisiones mayores LM2500
[email protected] La turbina de Gas LM 2500 es una aeroderivada del GE CF6-6 motor aerodinámico, y está presente en muchas plantas de cogeneración. Además de impulsar determinadas aeronaves, también forma parte del equipo de impulsión de algunos barcos, tanto civiles como militares.
La LM 2500 está formada por un generador de gas y una turbina de potencia. Forman parte del equipo una bomba de aceite, sistema de suministro de combustible, las secciones de aire de entrada y gases de escape, y el sistema de control. La potencia total es de 25MW, la velocidad de giro es de 6500 rpm y la eficiencia térmica es del 37% en condiciones ISO. El generador de gas de la LM2500 consta de 16 etapas de compresión con una relación 18:1. Dispone de siete etapas de geometría variable, una cámara de combustión anular con inyectores de combustible montados desde el exterior, y 2 etapas de turbina de alta, refrigeradas por aire de alta presión que impulsa el compresor. La turbina de potencia está formada por 6 etapas de baja presión que se impulsa por el generador de gas de alto caudal de gases de escape.
Indice:
1. Overhau en la LM2500 2. Razones para realizar un overhaul 3. Fases de la revisión 4. Tareas incluidas en el overhaul 5. Repuestos necesarios 6. Problemas habituales 1. Overhaul en la LM2500
La LM 2500 se somete a un overhaul o revisión según condición cuando se detecta en algunas de las revisiones periódicas alguna avería, fallo, FOD (Daño por objeto extraño), DOD (Daño por un objeto desprendido). Las revisiones periódicas se realizan en función de las FFH (Factored Fired Hours), que es una forma de calcular el tiempo entre inspecciones, y que tiene en cuenta los arranques, las paradas de emergencia y las horas de funcionamiento. Estas revisiones son: 1. Revisiones Boroscópicas: Es una inspección visual donde se utiliza un instrumento óptico, el boroscopio, para acceder a zonas como álabes del compresor, cámara de combustión, álabes de turbina, segmentos distribuidores, termopares. Con estas inspecciones visuales se buscan daños, averías o se confirman problemas detectados en otras pruebas. 2. Revisiones Espectrométricas del aceite: Prueba que nos indica los valores en tantas partes por millón de metales disueltos en el aceite para comprobar si se están degradando los materiales de las zonas lubricadas. 3.
Cambio de filtros: Se inspeccionan en busca de partículas.
4. Pruebas de vibraciones: Comprobación de que están dentro de los límites y su evolución con el tiempo.
5. Inspecciones oculares de todos los sistemas y del exterior de la turbina en busca de fugas, grietas, piezas sueltas o flojas, etc.… 6. Revisión y seguimiento de todos los parámetros del funcionamiento de la turbina, comportamiento en arranques y paradas, llevando un histórico para ir viendo su evolución.
Si durante la revisión boroscópica u otra de las pruebas/ revisión, se detectara un problema se adelanta la siguiente revisión para comprobar su evolución ( si se mantiene dentro de límites o si empeora). Si el defecto detectado es mayor o ha degenerado en avería se procede a la parada inmediata de la turbina para realizarle la revisión overhaul que consiste en la reparación del modulo afectado, revisión de todas la piezas desmontadas hasta llegar a la zona de la avería y la realización de la revisión a las horas de funcionamiento hasta el momento que aconseja el fabricante que se le haga para garantizar una mayor eficacia, postergar la vida de la turbina, mejora de disponibilidad, fiabilidad y rendimiento.
2. RAZÓN DE REALIZAR LA REVISIÓN OVERHAUL.
En revisiones overhaul los motivos son: ·
Reparación de una avería detectada de un componente
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Realización de una revisión por horas de funcionamiento aconsejadas por el fabricante siendo el momento exacto elegido por el cliente según sus necesidades de producción.
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Inspecciones especiales: Realizándose en la pruebas inspecciones adicionales dimensionales y de dureza. Realización de ensayos no destructivos por líquidos penetrantes, radiografías. a)
Por sobre velocidad.
b)
Sobrecalentamiento.
c)
FOD y DOD.
3.
FASES DE LA REVISIÓN
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Planificación.
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Desmontaje.
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Limpieza.
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Inspección, reparaciones, sustituciones y comprobaciones.
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Montaje.
4.
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Prueba Final.
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Informe.
TAREAS INCLUIDAS EN EL OVERHAUL.
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Desmontaje hasta acceder a la partes afectadas en las revisiones periódicas (boroscópicas, aceites, visual, vibraciones, parámetros.).
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Desmontaje de las partes a revisar según la on condition de las horas de funcionamiento aconsejable por el fabricante.
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Limpieza de todas las piezas para realizar la inspección de las mismas.
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Búsqueda de grietas por los métodos de IPF (Por Líquidos penetrantes) o IPM (Inspección por corrientes magnéticas).
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Inspección dimensional si es necesario o lo requiere.
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Realización de revisión general o visual según manual a todas las piezas desmontadas.
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Sustitución de los elementos que por el tipo de reparación requerida se sustituye por no tener los medios para realizarla in situ. (ej.: Cámara de combustión, segmentos de distribuidor, álabes etc.…, Los cuales se mandan a reparar y luego se le devuelven al cliente como repuesto).
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Sustitución de todas la piezas de sustitución forzosa como( tornillería dañada, gasket, oring, tab washer, tuercas en mal estado, tuercas auto frenables, seal ring, retaining ring, retainers).
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Cambio de las piezas que estén fuera de limites según manual o reparación de las mismas si son reparables y se tienen medios.
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Montaje de las piezas realizando las medidas o tomando las dimensiones que el fabricante recomienda en función de las piezas inspeccionadas, reparadas y cambiadas.
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Sustituir el aceite y limpiar el circuito de lubricación.
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Sustituir filtros.
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Desmontaje de los accesorios comprobación y revisión del historial de los parámetros según las horas de funcionamiento. Realización de prueba funcional si se requiere (bomba aceite, bomba combustible, inlet gearbox, arrancador, control baterías).
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Revisión de sensores, transmisores y cableado.
5.
5.
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Comprobación estado inyectores y bujías. Sustituir si lo requiere.
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Comprobación de álabes o geometría variable y en su defecto realizar reglaje.
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Alineación de la turbina de gas y la turbina de potencia.
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Revisión de los apoyos de la bancada, sistema de anclaje de la turbina, sineblocks.
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Estado de enclosure.
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Prueba Final. Si esta desmontada de la bancada se realiza en banco de pruebas y si está montada se realiza en la bancada. Para c omprobar que los parámetros están dentro de los límites.
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Informe. De las zonas intervenidas, piezas sustituidas, reparadas, inspecciones adicionales realizadas, medidas tomadas, parámetros de la prueba de banco.
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Si la turbina esta en taller proceder a guardarla en el contenedor, cerrarlo, y presurizarlo para su posterior traslado.
REPUESTOS NECESARIOS.
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Piezas de sustitución forzosa (PRF)
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Tornillería.
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Piezas que se hayan detectado dañadas a priori en revisiones boroscópicas o dependiendo de la avería.
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Se aconseja tener bujías, inyectores, cámara combustión, álabes, etc.…
PROBLEMAS HABITUALES DURANTE LA REVISIÓN OVERHAUL.
Los problemas más habituales durante una revisión mayor suelen ser los siguientes:
· la · de · ·
No tener un distribuidor de material que te garantice en un plazo mínimo de tiempo entrega de piezas necesarias no previstas. Mala preparación de los trabajos (falta de herramienta, falta de material y repuesto, falta utillajes). Realización en campo de tareas que deben realizarse en taller. No disponer de un centro reparador.
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Errores en la realización de los trabajos por falta de atención o conocimientos
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Retrasos provocados por el cliente.
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Accidentes e incidentes.
· ·
Problemas en la puesta en marcha, por no seguir procedimientos, y supervisión insuficiente. La falta de utillaje o su mal estado. Mal estado de eslingas, grúas, polipastos.
TURBINAS GENERAL ELECTRIC LM2500/TM2500 Interelectra ofrece el paquete de generación eléctrica con Turbinas General Electric. Estos sistemas están conformados principalmente por componentes aeroderivativos, lo que asegura los más altos estándares de calidad y confiabilidad. Por concepto, este tipo de generadores pueden ser emplazados a diferentes alturas con respecto al nivel del mar. Estos sistemas pueden ser estructurados para operar tanto en ciclo simple como en ciclo combinado, permitiendo este último, optimizar las prestaciones del sistema completo de generación eléctrica. General Electric es el líder mundial de sistemas aeroderivativos de generación eléctrica basados en su amplia experiencia en el campo de la aviación comercial y militar. ESPECIFICACIONES:
Output (Shp): 33,600 Specific Fuel Consumption (lb/shp-hr): 0.373 Thermal Efficiency: 37% Heat Rate (BTU/shp-hr): 6,860 Exhaust Gas Temp (°F): 1,051 Exhaust Gas Flow (lb/sec): 155 Power Turbine Speed (rpm): 3,600 Weight (lb): 10,300 Length (m): 6.52 Height (m): 2.04
TECHNICAL DATA
The GE Energy LM2500 gas generators and gas turbine machines have the following design features: Design Features.
Inlet Section. Section consists of a bellmouth and bulletnose. The bellmouth contains a
spray manifold for injecting liquid cleaning solutions into the compressor to remove fouling. Single-rotor, variable stator 16-stage axial flow with overall pressure ratio of 18-24:1. Rotor and stators are fabricated from titanium- and nickel-based alloys, the rotor being built up of three discs and three drums. Variable stators (Stages 1-6) are positioned by fuel pressure as a function of compressor-corrected speed and pressure ratio. Some of the compressed air is extracted for engine cooling; bleed air is available from the compressor discharge. Materials are as follows: Stages 1-14 blades and Stages 1-2 vanes are Ti-6Al-4V; Stages 15-16 blades and Stages 3-16 vanes are A286. Stages 11-13 spool of IN718. Compressor front frame of 17-4 PH; rear frame of IN718. For the LM2500+, a zero stage (Stage 0) has been added to the compressor to increase compressor airflow by approximately 20 percent; it features wide-chord aeroengine-derived technology. Redesign of CF6-80C2/ LM6000 Stage 1 blades to wide-chord configuration will eliminate mid-span dampers. A CF6-80C2/ LM6000 rotor airfoil design is being added to Stages 2-3. Other changes include a new inlet guide vane assembly. Compressor.
The combustor is annular and consists of four major components riveted together (cowl assembly, dome, inner skirt and outer skirt). It is fitted with 30 fuel nozzles in individual swirl chambers, which may be removed externally. Walls are film-cooled by air introduced through small holes. Liners are Hastelloy X and Haynes 188 material; transition duct is IN718, Rene 41, and Hastelloy X. The ignition system consists of two ignition units which convert the 15-volt, 60-Hz power to high voltage, feeding two hightension leads and two igniters; it is used only during starting and is turned off once the engine reaches idle speed. Combustor.
Two axial-flow stages drive the compressor spool. Both stages of the HP turbine blades are cooled by compressor discharge air, which flows through the dovetail and through blade shanks into the blades. Stage 1 blades are cooled by internal convection and impingement and external film cooling. Stage 2 blades are cooled by convection, with all of the cooling air discharged at the blade tips. Both stages of the HP turbine nozzle assemblies are convection and impingement aircooled, and are coated to improve erosion, corrosion and oxidation resistance. The Stage 1 nozzle is also film-cooled. Materials are as follows: Stages 1-2 blades and Stage 2 vanes are investment cast of Rene 80; Stage 1 vanes are X-40. Casing is a combination of IN718, Rene 41, Hastelloy X and Haynes 188. A major component of the high-pressure turbine is the turbine midframe. It supports the aft end of the high-pressure turbine rotor and the forward end of the power turbine rotor. This frame provides a smooth diffuser for the flow of HPT discharge air into the power turbine. For the LM2500+, HPT rotor and stator components are being redesigned to reduce High-Pressure Turbine.
maintenance costs, and will include new materials for improved oxidation resistance. Stage 1-2 contours are being optimized for higher flows.
The power turbine, offered by GE and several distributors, consists of six discs and integral spacers. The blades of all six stages contain interlocking tip shrouds for low vibration levels and are retained in the discs by dovetails. Replaceable rotating seals, secured between the disc spacers, mate with stationary seals to prevent excessive gas leakage between stages. The power turbine stator consists of two casing halves, Stages 2 through 6 turbine nozzles, and six stages of blade shrouds. The Stage 1 nozzle is part of the turbine midframe assembly. Stages 2-6 nozzles have segments of six vanes each. Materials are as follows: Stages 1-3 vanes are investment cast Rene 77; Stages 4-6 are Rene 41. Casing is IN718, blades are Rene 77, and discs are IN718. The turbine rear frame forms the power turbine exhaust flow path and supports the aft end of the GE power turbine and forward end of the flexible coupling. It also contains a bearing housing for the No. 7 ball and No. 7 roller bearings. For the LM2500+, the power turbine was redesigned for the higher power output. Stages 1 and 6 blades are being optimized for aerodynamic efficiency. The rotor is being strengthened for the higher torque and potentially higher energy of the higher rated machine. Power Turbine.
Consists of an inlet gearbox in the hub of the front frame, a radial drive shaft inside the six o'clock strut of the front frame, and a transfer gearbox bolted underneath the front frame. The starter, fuel pump and filter, main fuel control, lube and scavenge pumps, and air/oil separator are mounted on the transfer gearbox. Accessory Drive Section.
These consist of a combination of a centrifugal and positive displacement fuel pump, a high-pressure fuel filter, a fuel control, two fuel shut-off and drain valves, a fuel pressurizing valve, a fuel manifold, and 30 duplex fuel nozzles. The fuel control system is a hydromechanical type that uses fuel as the servo fluid. The control is the bypass type in which the excess fuel flow is bypassed back to the high-pressure pump. The bypass valve maintains a constant pressure differential across the fuel metering Fuel/Control Systems.
valve so that flow is directly proportional to the main valve opening. The control governs generator speed, compressor discharge pressure, and compressor inlet temperature, and schedules both the steady-state and transient fuel flow to maintain the set speed and prevent over-temperature or compressor stall during acceleration or deceleration. It does not control power turbine speed. Power turbine speed, for any setting of gas generator speed, will vary as a function of the load. The fuel control also schedules the movement of the compressor variable stator vanes as a function of gas generator speed and compressor inlet air temperature to maintain compressor efficiency and stall margin at all operating speeds.
