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Aug 30, 2023

Generatorwartung: Vorbereitung auf die Blase

Wenn Sie sich in den frühen 2000er-Jahren mit der Energiewirtschaft beschäftigt haben, erinnern Sie sich vielleicht an einen starken Anstieg der US-Gasturbinenflotte zu dieser Zeit. Das berichtet die Energy Information Administration (EIA).

Wenn Sie sich in den frühen 2000er-Jahren mit der Energiewirtschaft beschäftigt haben, erinnern Sie sich vielleicht an einen starken Anstieg der US-Gasturbinenflotte zu dieser Zeit. Die Energy Information Administration (EIA) berichtet, dass zwischen 2000 und 2005 in den USA mehr als 196,5 GW gasbetriebene Kraftwerke in Betrieb genommen wurden (Abbildung 1). Das war mehr als das Sechsfache der Kapazität, die in den sechs Jahren davor hinzugefügt wurde, und mehr als das Vierfache der Kapazität, die in den sechs Jahren danach hinzugefügt wurde. Es war eindeutig eine Boomzeit für die Branche.

1. Kapazität der erdgasbefeuerten Stromerzeugung in den USA nach dem ersten Betriebsjahr. Quelle: US Energy Information Administration

GE Gas Power berichtete beispielsweise, dass seine Gasturbinen-Kombikraftwerksflotte im Jahr 2002 weltweit um mehr als 350 Einheiten und im darauffolgenden Jahr um mehr als 300 zusätzliche Einheiten erweitert wurde. Viele der Gasturbinen waren Maschinen der E- und F-Klasse. Insbesondere wird davon ausgegangen, dass viele dieser Einheiten auch in den kommenden Jahren noch rentable Stromerzeugungsressourcen bleiben werden.

Während einer Online-Präsentation gab Chris Killian, globaler Vertriebsleiter für Generatoren bei GE Gas Power, Teil von GE Vernova, eine Prognose dazu ab, wie F-Klasse-Einheiten in den nächsten 10 Jahren zur Unterstützung des nordamerikanischen Netzes betrieben werden könnten. „Die Stunden, die [sie] genutzt werden, werden sinken, wenn die erneuerbaren Energien im Netz zunehmen“, sagte er. „Wir sehen auch, dass die Anzahl der Starts dieser Einheiten zunehmen wird. Viele dieser Einheiten könnten am Ende Spitzenwerte sein. Sie unterliegen einem häufigeren zyklischen Betrieb. Wir werden also davon ausgehen, dass diese Einheiten in dieser Zeit lebensfähig sind, aber sie werden möglicherweise anders betrieben als in der Vergangenheit.“

Killian sagte, GE habe bei der Untersuchung von Maschinen der E-Klasse und bei der Betrachtung von Netzen in Europa und Asien ähnliche Trends festgestellt. „Insgesamt scheint es, dass es viele Einheiten geben wird, die auch in den kommenden Jahren noch einsatzbereit sind“, sagte er.

Ian Hughes, leitender Ingenieur für Generatorzuverlässigkeit bei GE Gas Power, ging während der Präsentation auf einige Überlegungen zum Generatorlebenszyklus ein. Er sagte, dass es zwar üblich sei, dass ein Stator 25 bis 30 Jahre in Betrieb sei, bevor eine Neuwicklung erforderlich sei, ein Rotor jedoch möglicherweise nach 15 bis 20 Betriebsjahren neu gewickelt werden müsse. Erhöhte Zyklen und Lastschwankungen wirken sich jedoch auf die Lebenszyklusleistung aus. „Die Zyklen, die wir beobachten, wirken sich auf kurzgeschlossene Windungen, Bewegungen der Isolierung und einige andere Fehlerarten aus“, sagte er.

Zu den häufigsten Fehlerarten gehören Erdungen und Kurzschlüsse, Fehlbedienungen, Ausfälle von Hauptanschlussbolzen, Pol-zu-Pol- und Spule-zu-Spulen-Anschlüssen, Korona, Beschädigung und Verschlechterung der Isolierung und der Stabpanzerung, hohe Vibrationen/thermische Empfindlichkeit, Isolierung und Amortisseur-Migration, Kontamination, Kollateralschaden, proaktive und andere weniger bekannte Modi. „Man muss verstehen, dass es ungefähr 26 [Fehlermodi] gibt und dass sie alle unterschiedlichen Flotten betreffen – einige Flotten sind anfälliger für bestimmte Fehlermodi, beispielsweise sind die luftgekühlten Flotten anfälliger für Korona als die wasserstoffgekühlten.“ gekühlte Maschinen“, sagte Hughes. „Nicht alle Generatoren benötigen eine Rotor- oder Statorrückwicklung. Es hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab, einschließlich Ihrer eigenen kommerziellen Überlegungen.“

Killian sagte: „Das Beste, was Sie wirklich tun können, ist, das Risiko Ihrer Flotte zu verstehen. Sie möchten wissen, welche Ihrer Einheiten derzeit einem höheren Risiko ausgesetzt sind und welche in Zukunft einem höheren Risiko ausgesetzt sein werden. Sie werden einige der Standard-Vorhersagetools verwenden wollen, die wir in unserer Branche haben – Dinge wie Flusssondenwerte, Teilentladungsanalyse für die Statoren, Betrachtung der Ergebnisse der standardmäßigen elektrischen Tests, Betrachtung von Dingen wie dem Erregerstrom Veränderungen, vielleicht haben Sie Vibrationsprobleme und reagieren diese Vibrationen empfindlich auf Erhöhungen und Verringerungen der Leistung? Dies sind die Dinge, die Sie sich ansehen und diese Informationen sammeln möchten, um sich selbst zu helfen und uns dabei zu helfen, die Risikostufen zu ermitteln, denen Ihre Einheiten ausgesetzt sind.“

Auch die Ausfallplanung ist wichtig, und hier müssen Eigentümer und Betreiber so proaktiv wie möglich sein. Da bei allen Einheiten, die Anfang der 2000er Jahre in Dienst gestellt wurden, ungefähr zur gleichen Zeit größere Wartungsarbeiten anstehen, können Sie damit rechnen, dass die Zeitpläne der Auftragnehmer schnell ausgebucht sind. „Wir gehen wirklich davon aus, dass die Anforderungen im weiteren Verlauf dieses Jahrzehnts rapide zunehmen werden, was bedeutet, dass es höhere Anforderungen an den Außendienstbedarf geben wird“, sagte Killian. „Deshalb ist es von größter Bedeutung, diese Arbeiten so schnell wie möglich zu planen. Wir gehen davon aus, dass 18 bis 24 Monate die Zeit sind, in der Sie wirklich solide Pläne für Ihre Ausfälle erstellen sollten.“

Eine weitere Sache, die Unternehmen berücksichtigen sollten, ist der Vorkauf von Kapitalteilen. Während der Vorkauf bei Gasturbinenteilen recht üblich ist, kommt er bei Generatorkomponenten weniger häufig vor. Killian schlug vor, dass der Vorkauf in Zukunft beispielsweise bei Statorstangensätzen und Ersatzrotoren verstärkt erfolgen sollte.

Killian wies außerdem darauf hin, dass es in manchen Fällen schwierig sein könnte, rotierende Erreger zu beschaffen. „Viele dieser Maschinen sind fast 20 Jahre in Betrieb und einige dieser Anlagen sind nicht mehr verfügbar“, sagte er. „Sie werden entweder die neuen Ersatzteile kaufen wollen, die wir haben, oder versuchen, diese Arbeit von einigen unserer Drittpartner erledigen zu lassen.“

Tatsache ist, dass man nie ausreichend auf einen Ausfall vorbereitet sein kann. Da möglicherweise so viele Einheiten gleichzeitig das Hauptwartungsfenster erreichen, ist eine vorausschauende Planung wichtiger denn je. Eigentümer und Betreiber können die Weichen auf Erfolg stellen, indem sie ihre Maschinen jetzt bewerten und die Risiken regelmäßig überwachen, damit sie in Zukunft keine Überraschungen erleben.

—Aaron Larson ist Chefredakteur von POWER.

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