Chesterton har under många år erbjudit vattenkraftverk kostnadseffektiva hydrauliska och pneumatiska tätningslösningar som säkerställer läckagefri tätning och ökad turbineffektivitet. Över hela världen förlitar sig OEM-företag, operatörer och renoveringsföretag på våra otroligt pålitliga och högkvalitativa produkter.
Genom att använda en kombination av högpresterande tätningar och exklusiva Chesterton-material i dina cylindrar kan du avsevärt minska de totala utrustningskostnaderna, öka den genomsnittliga tiden mellan reparationer (MTBR) och förbättra driftsprestandan. Vår flexibla tillverkningskapacitet gör att vi kan producera nästan vilken design, vilket material och vilken storlek på tätning som helst med korta ledtider för både gjutna och maskinbearbetade produkter.
Chesterton levererar olika tätningslösningar för cylindrar, turbiner och ventiler inom denna industri, bl.a:
- Kaplan Blade Runners
- Cylindrar för grindar
- Servocylindrar
- Cylindrar för bladlutning
- Broms- och domkraftscylindrar
- Fjärils-, sfäriska- och kulventiler
Kaplanturbin – den vanligaste turbintypen inom vattenkraft
Kaplanturbinen är en övertrycksturbin. De ledskenor som är monterade framför pumphjulet skapar en virvel i vattnet. När vattnet strömmar genom vattenturbinen verkar vattnets kraft på ledskenorna. Detta får pumphjulet att rotera.
Förutom ledskenorna är bladen på Kaplanturbinen också rörliga och justerbara. Detta gör att angreppsvinkeln mot vattenflödet kan ändras. Ledskenorna riktar det inströmmande vattnet så att det träffar pumphjulets skovlar i en optimal vinkel. Detta gör det möjligt att reagera optimalt på fluktuationer i vattentillförseln och uppnå en hög verkningsgrad även med en låg vattenvolym. Kaplanturbiner är idealiskt lämpade för användning vid låga fallhöjder och stora fluktuerande flödeshastigheter. Kaplanturbinen är därför predestinerad för stora, flodbaserade kraftverk med låga till medelhöga höjder på upp till 80 m.
Kaplanturbinen har cirka 4 till 8 justerbara löparblad. Bladens justerbarhet innebär att effektivitetsförluster utanför nominell belastning kan hållas till ett minimum. Vid 30 till 100 procent av det nominella volymflödet är verkningsgraden cirka 85 till 95 procent. Det är därför inte konstigt att Kaplanturbinen – uppkallad efter sin uppfinnare Victor Kaplan – har präglat energiproduktionen från vattenkraft i mer än 100 år.
Utmaningar vid tätning
Det finns många tätningsutmaningar att övervinna som är direkt eller indirekt förknippade med den utrustning som används för att generera vattenkraft. Användning av avancerade tätningsmaterial och konstruktioner kan hjälpa till att hantera några av dessa utmaningar genom att:
- Förbättrad genomsnittlig tid mellan reparationer
- Förenklad installation
- Minskade underhållskostnader
- Minimering av stilleståndstid
- Positiv inverkan på miljön
I synnerhet för Kaplanturbiner är löparbladstunneltätningar avgörande för att bevara driftsäkerhet, effektivitet och skydda omgivningen från oljeläckage. Mer än 60 % av läckagen i Kaplanturbiner orsakas av ineffektiva eller trasiga löparbladstätningar, enligt en undersökning som gjorts bland ägare av Kaplanturbiner.
Vanliga problem med tätning av Blade Runner-tunnlar
Det finns flera utmaningar med bladtunneltätningar som måste beaktas för att uppnå optimal tätningssäkerhet. De inkluderar:
- Misslyckande med att hålla vatten/föroreningar borta från navet: Dålig tätningspassning eller dålig tätningsdesign och tätningsmaterial är oftast de skyldiga, tillsammans med påverkan av faktorerna nedan.
- Oljan hålls inte kvar i navet: Beror också på dålig tätningspassning eller dålig konstruktion och tätningsmaterial.
- Tar inte hänsyn till bladens nedhäng: På grund av tillverkningstoleranser och spel i maskinbearbetade komponenter finns det en viss (naturlig) nedhängning av turbinbladen.
Ett vanligt lager-/bussningsmaterial för bladtunnlar är gjuten brons, som har en relativt låg styvhet. Detta kan leda till deformation av lagret under hög belastning, orsakad av bladets vikt och av den reaktionskraft som skapas på bladet under drift. Sådan lagerdeformation kommer att öka bladets droopvärde.
Slitaget på bladets tapplager är den tredje faktorn som kan påverka bladets droopvärde. När bladet oscillerar uppstår gränsfriktion om inte en stabil oljefilm mellan axeltappen och lagerringen upprätthålls. Detta, i kombination med en hög radiell belastning, kan leda till överdrivet slitage på axeltappen/lagerenheten.
Bladets fall utmanar tapptätningarna och ändrar det ursprungliga tvärsnittet som tätningarna konstruerades för. Detta måste också kompenseras av tätningsanordningarna. Bladfall kan ha en allvarlig inverkan på prestanda, positiv tätning och tätningens förväntade livslängd.
Sådana geometriska förändringar kan leda till:
- Radiell överbelastning av tätningarna (i den riktning där tätningshålets tvärsnitt har minskats)
- Radiell öppning av tätningarna (i den riktning där tätningshålets tvärsnitt har ökats)
- Överdriven deformation och friktion (förslitning av tätningsanordningar)
Hur kan du uppnå optimal tätning av löparbladets tapp?
- Få exakta mätningar av turbin/blad
En av de mest grundläggande, men ofta förbisedda aspekterna vid val av löparbladstätningar för Kaplanturbiner är att ta hänsyn till den stora variationen i turbiner och blad när man bestämmer vilken tätningsstorlek som behövs. Det finns inga tekniska specifikationer eller interna standarder för utformning av packboxar för löparbladstätningar. Av denna anledning, och eftersom utrustningens dimensioner ändras från den ursprungliga specifikationen efter många års användning, måste du se till att du får tillgång till utrustningens faktiska dimensioner både för turbinen och för bladen.
- Kontrollera tätningskavitetens tvärsnittsvärden runt bladtunneln
Det är viktigt att förstå att bladdroppet spelar en roll i dessa mätningar. Det typiska antalet Kaplan-blad är 4-8 blad. Det naturliga slitaget på lagren och de därav följande värdena för bladdropp kan variera från blad till blad, även för samma turbin. Tätningarna bör konstrueras och tillverkas individuellt.
- Kontrollera och åtgärda utrustningens tillstånd
Man måste ta hänsyn till ytförhållanden och grovheten på dynamiska och statiska motytor. Dessa ojämna och nötande ytor kan ha en enorm inverkan på tätningsanordningens prestanda och livslängd.
- Beakta drifts-/miljöförhållanden
Fluktuationer i turbintrycket – vattentrycksnivåer sjunker och stiger, vilket periodvis kan ändra tryckbelastningen på tätningsanordningar. Detta kan ha en negativ inverkan på tätningarnas prestanda och tillförlitlighet.
Vibrationer och kavitation – en viss nivå av vibrationer och kavitation är standard vid drift av kaplanturbiner, vilket har stor inverkan på turbinkomponenterna, inklusive tätningar till löparbladets tapp. Flexibel tätningsdesign och elastiskt tätningsmaterial kan svara på sådan påverkan och stå emot under en längre tid.
System med låg vattenhöjd – Låg vattenhöjd kan innebära en hög risk för abrasiv miljö orsakad av vattenföroreningar, sediment och lera. Genom att använda en tätning med ett nötningsbeständigt härdat polymermaterial kan dessa nötningseffekter motverkas.
- Välj den bästa löparbladstunneltätningen
Avancerad hydraulisk tätningsteknik kan avsevärt förbättra tiden mellan fel och minska tiden till reparation. Den optimala tätningen bidrar också till att minska drifts- och underhållskostnaderna, minska risken för oplanerade driftstopp och minska föroreningarna nedströms.
Chesterton levererar den ultimata lösningen
Chesterton Kaplan Turbine Runner Blade Trunnion Split Seal –
Högpresterande split lip-tätning för tunga roterande och oscillerande applikationer
Speciellt för Kaplanturbiner uppfann Chesterton innovativa Delade tätningar för Kaplan Runner-blad – högpresterande läpptätningar för tunga, dynamiska roterande och oscillerande tätningsapplikationer inom vattenkraftsindustrin. Dessa tätningar är speciellt utformade för Kaplan-turbinernas (eller ”propellertypens”) löparbladstappar.
Runner Blade Trunnion Seal är bara en av alla de hela utbudet av produktlösningar för Kaplanturbiner tillgängliga från Chesterton.
- Snabbare installation och ökad tillförlitlighet
Tack vare den delade konstruktionen kan tätningen installeras snabbt och enkelt, vilket minskar stilleståndstiden. Det är inte nödvändigt att ta bort bladet för installationen och det finns inget behov av komplicerad svetsning, limning eller efterbearbetning av den delade fogen. I stället för att behöva en komplett uppsättning behövs dessutom bara två tätningar installeras rygg mot rygg. Den här konfigurationen håller också kvar hydraulmediet och smörjmedlet i turbinnavet och skyddar navet mot inträngande vatten, fasta partiklar och sediment.
- Bibehåller belastningstrycket och den roterande axelns rörelse
Den positiva, utsvängda dynamiska läppdesignen hos Chestertons Kaplan Runner Blade Trunnion Seal förhindrar att delningen dras isär av den roterande rörelsen och använder belastningstrycket för att sammanfoga de skurna ändarna. Under bladpositioneringen upprätthåller Chestertons tätning belastningstrycket och möjliggör en roterande axelrörelse med minimalt friktionsmotstånd.
- Kompenserar för bladets fall
Ett typiskt tillförlitlighetsproblem med en äldre Kaplanturbin är att bladet hänger sig på grund av slitna axeltappbussningar. Chestertons tapptätningsdesign kompenserar genom att ge tillförlitlig tätning trots eventuella nedgångar.
- Slitstarkt tätningsmaterial ger längre livslängd i vattenkraftsmiljö
Denna tätning består av Chestertons AWC800 högpresterande härdade polymermaterial, som har visat sig tåla tuffa driftsförhållanden och ger exceptionell nötningsbeständighet och hållbarhet. För att minska friktionsmotståndet innehåller polymeren ett inbyggt smörjmedel av molybdendisulfid. Tack vare sitt överlägsna minne kan tätningen automatiskt justera och korrigera för radiella tvärsnittsskillnader som orsakas av att bladet hänger.
Slutsats
Chestertons 22KN5 dubbelverkande kaplantätningar i Split Interlock-konfiguration anses av slutanvändare världen över vara den mest användarvänliga och lättinstallerade tätningslösningen jämfört med andra tätningar som traditionella gummitätningar eller varmsvetsade moderna polyuretaner. Den optimerade, smarta och exakta utformningen av 22KN5-tätningarna i kombination med högpresterande teknik för härdade polymermaterial ger tätningar som inte kräver någon limning, svetsning eller vulkanisering på plats, vilket gör installationen enkel, snabb och säker.
Har du frågor om vår specifika lösning för Kaplanturbiner?
Du hittar mer intressanta detaljer och information i vårt White Paper.
Här får du mer information om gruvtillämpningar av vår tätningsteknik:
I vår blogg ger vi information om tätning av Kaplanturbiner och felsökning av läckor.
Om du vill ha hjälp med att välja de bästa hydraultätningslösningarna för din specifika cylinderapplikation är du välkommen att kontakta vår Ask the Expert-avdelning.
Du kan också göra ett preliminärt urval med hjälp av vår produktväljare. Våra produktkonsulter hjälper dig gärna att välja den perfekta produkten för din applikation.