Turbine in Schweden. Experten in München. Eine Fernausrichtungs-Herausforderung gelöst mit RotAlign Live Trend

Zusammenfassung

Ein deutscher Hersteller von Dampfturbinen plante, bei einer in Schweden betriebenen 24-MW-Turbine eine Zahnkupplung zwischen Generator und Getriebe durch eine wesentlich schwerere flexible Stahl-Lamellenkupplung zu ersetzen. Vor der Genehmigung der Änderung verlangte der Versicherer des Herstellers bestätigte Ausrichtungsspezifikationen, um zu prüfen, ob die zusätzliche Masse die Soll-Ausrichtungsspezifikationen zwischen Getriebe und Generator beeinflussen würde.

Anhand der Live-Trend-Funktion von RotAlign und der Anbindung an die Fluke Cloud konnten die Experten in München die tatsächlichen Maschinenbewegungen über cloudbasierte Messungen aus der Ferne überwachen und so sowohl dem Versicherer als auch dem Turbinenhersteller klare, validierte Daten liefern, auf deren Grundlage sie zuversichtlich weiter vorgehen konnten.

• Die Fernüberwachung von Live Trend erfasste tatsächliche Temperatur- und Positionsänderungen, die durch die schwerere flexible Stahl-Lamellenkupplung verursacht wurden.
• Dank der Übertragung der Daten in die Cloud konnten die Experten in München Ausrichtungsdaten analysieren und validieren, ohne vor Ort zu sein.
• Anhand der Messwerte konnten neue Ausrichtungsspezifikationen festgelegt werden. Damit erhielten sowohl der Turbinenhersteller als auch der Versicherer die Gewissheit, dass der Turbinenantrieb während des Betriebs mit der neuen Kupplung innerhalb der Ausrichtungstoleranzen bleiben würde.

Einleitung

Ein deutscher Hersteller von Dampfturbinen bereitete eine mechanische Modernisierung an einer in Schweden installierten 24-MW-Turbine vor. Der Plan sah vor, die bestehende Zahnkupplung, die zwischen Generator und Getriebe installiert war, durch eine größere, schwerere, trockenlaufende flexible Stahl-Lamellenkupplung zu ersetzen (die Gewichtszunahme beträgt je nach zu übertragendem Drehmoment 25 % bis 40 %). Da diese Änderung die Ausrichtung des Getriebes und das Verhalten des Generators beim Anlaufen der Anlage beeinflussen konnte, verlangte der Versicherer vor der Genehmigung der Änderung ein tieferes Verständnis der Maschinenbewegungen während des Betriebs.

Die Herausforderung

Alle rotierenden Maschinen ändern ihre Position, wenn sie sich erwärmen. Temperaturänderungen, Rohrleitungskräfte und Rotordynamik können vertikale, horizontale und winklige Verlagerungen zwischen verbundenen Komponenten verursachen.

Da diese Verschiebungen während des Hochlaufs und im Betrieb auftreten – und nicht, wenn die Maschine kalt ist –, benötigte der Versicherer Einblick in die Positionsänderungen der Turbine unter realen Betriebsbedingungen.

Für eine zuverlässige Bewertung benötigte das Projekt einen Messansatz, mit dem sich die beiden flexiblen Ebenen der neuen Kupplung berechnen und genaue Ausrichtungsvorgaben ermitteln ließen.

Implementierung

Zur Messung der Bewegung des Generator-Getriebes in Verbindung mit der Lamellenkupplung verwendete das Team RotAlign Touch mit der Live Trend-Funktion. Live Trend zeichnet kontinuierlich Versatz- und Winkeländerungen in vertikaler und horizontaler Richtung während Hochlauf, Betrieb und Auslauf auf, sodass die thermischen Bewegungen der Maschine sichtbar werden, anstatt sich auf Momentaufnahmen im kalten oder warmen Zustand zu verlassen.

Vor-Ort-Einrichtung in Schweden

Techniker des Turbinenherstellers installierten RotAlign-Touch-Sensoren mithilfe von Magnethalterungen an der Turbine, wodurch die Montage schnell und unkompliziert erfolgen konnte. Die Ingenieure von Fluke in München überprüften die Einrichtung aus der Ferne anhand von Fotos und durch Kommunikationsprüfungen. RotAlign Touch wurde anschließend mit Internetzugang konfiguriert, sodass Messdateien in die Fluke Cloud hochgeladen werden konnten.

Sobald alles an Ort und Stelle war, wurde die Messsitzung mit Live Trend gestartet und kontinuierlich fortgeführt. Etwa alle zwei Tage unterbrach ein Techniker die Messung, speicherte die Ergebnisse, lud die Datei in die Cloud hoch und startete die Messung erneut. Dieser Prozess erzeugte eine kontinuierliche Zeitreihe der Maschinenbewegungen, ohne den Turbinenbetrieb zu unterbrechen. Die Live Trend-Messung lief über einen Zeitraum von 23 Tagen kontinuierlich, während das Team Veränderungen der Ausrichtung in den verschiedenen Testphasen beobachtete.

Beispiel für die Installation mit einer Magnethalterung:

Fernüberprüfung in München

Die Ingenieure von Fluke griffen mit der Analysesoftware für Ausrichtungs- und Zustandsüberwachung ARC 4.0 auf die einzelnen in die Cloud hochgeladenen Dateien zu.

Nach jedem Auswertungszyklus stellten die Ingenieure dem Versicherer Diagramme und Datendateien zur Verfügung, sodass ein klarer, kontinuierlicher Überblick über das Verhalten der neuen Kupplung unter realen Betriebsbedingungen gewährleistet war.

Ergebnisse

Die Daten aus Live Trend zeigten, dass sich die Lamellenkupplung in horizontaler Richtung wie erwartet verhält, sobald die Turbine den Betriebszustand erreicht hat.

Die Daten aus Live Trend zeigten einige Abweichungen von den erwarteten vertikalen Werten.

Dank Live Trend kamen die Experten zu folgenden Ergebnissen:

• Vertikale Bewegung des Generators: +0,07 mm (im Vergleich zum Sollwert von +0,20 mm)
• Horizontale Ausdehnung des Getriebes: 54 mm (im Vergleich zum Sollwert von 0,53 mm)
• Weitere Ergebnisse: Live Trend erkannte eine leichte vertikale Winkelbewegung von +0,09 mm/200 mm, die vom Turbinenhersteller nicht erkannt worden war.

Über mehrere Messintervalle hinweg zeigten die verketteten Maschinen stabile, vorhersehbare Positionsänderungen vom Anfahren bis zum gleichmäßigen Betrieb. Mit jeder vom Standort der Turbine hochgeladenen Datei konnten die Ingenieure in München bestätigen, dass die tatsächlichen thermischen Bewegungen der Turbine mehr oder weniger den Erwartungen entsprachen und innerhalb der sicheren Grenzen blieben. Der Versicherer und der Hersteller erhielten eine vollständige, normkonforme Dokumentation, die ihnen die Gewissheit gab, mit der Modernisierung der Kupplung ohne einen Spezialisten vor Ort fortfahren zu können.

Fazit

Dieses Projekt zeigt, wie die Funktionen von RotAlign Touch – darunter Live Trend, ARC 4.0 und die Anbindung an die Fluke Cloud – eine umfassende Ausrichtungsprüfung aus der Ferne ermöglichen. Durch die Erfassung der tatsächlichen Maschinenbewegungen und die Analyse der einzelnen Datenmengen in München gelang es dem Team, eine Turbine in Schweden ohne Vor-Ort-Besuch zu begutachten. So konnten Reisekosten und unnötige Bereitschaftszeiten vor Ort eingespart werden. Das Ergebnis zeigt deutlich, wie die Ferndiagnose der Ausrichtung wichtige Entscheidungen unterstützen, logistische Probleme reduzieren und einen tieferen Einblick in das Maschinenverhalten vermitteln kann, insbesondere bei großen, hochwertigen rotierenden Anlagen.

Geschäftliche Auswirkungen

Für die Versicherungsgesellschaft und den Originalhersteller

• Überprüfte Ausrichtung, ohne dass ein Experte vor Ort sein muss
• Die Gewissheit, dass die schwerere Distanzkupplung innerhalb der zulässigen Grenzen blieb
• Dokumentation mit Zeitstempel, die für Audits und technische Überprüfungen geeignet ist

Für den Turbinenbetreiber

• Keine Unterbrechung des Turbinenbetriebs während der Messung
• Transparente Erkenntnisse über das tatsächliche thermische und Positionsverhalten
• Die Gewissheit, dass die Gesamtheit der Maschinen mit der neuen Kupplung stabil bleibt.