Keramikk mot sandslitasje

  • energi

Bruk av keramisk belegg på Francisturbiner har ikke vært forsøkt tidligere i Norge.

- Brevannet i Svartisen inneholder sandpartikler av en slik størrelse at tradisjonelle sandfang ikke klarer å fange dem opp. Sandpartikler kombinert med høyt vanntrykk gir sanderosjon på utsatte komponenter i selve turbinen, sier prosjektleder Torbjørn Eriksen i Statkraft.





Arbeidshest

Svartisen kraftverk har en høytrykk Francisturbin med en effektiv fallhøyde på 543 meter. Den kan på fullast yte opptil 380 MW (516.000 hestekrefter) og er en av arbeidshestene til Statkraft.

Gjennomsnittlig brukstid pr. år er mellom 7000 og 7500 timer og det produseres årlig opptil 2,4 TWh.

Et omfattende takrenne- og overføringssystem sørger for oppsamling av nedbør samt smeltevann fra selve Svartisbreen.

Alt samles i Storglomvann som ved høyeste regulerte vannstand inneholder ca. 3,5 milliarder kubikkmeter vann. Turbinen forbruker ca 74 kubikkmeter vann i sekundet ved fullast. - I løpet av et døgn svelger den unna en vannmengde som tilsvarer rundt en liter vann til hele jordens befolkning, forklarer Eriksen.

Redusert virkningsgrad

I løpet av de ti årene turbinen har vært i drift, har det utviklet seg store slitasjeskader spesielt på turbinens ledeapparat og spalteringer. I tillegg var det enkelte mindre slitasjer på løpehjulet. I sum representerte skadene en reduksjon av virkningsgraden på omtrent 2,5 prosent.

- For å redusere fremtidig sandslitasje, ble det bestemt å påføre utsatte turbindeler et keramisk belegg for å øke overflatehardheten, sier Eriksen. Det ble valgt et belegg med betegnelsen Diaturb. Belegget har wolframkarbid bakt inn i metall med kobolt og krom. Det har en hardhet rundt 1000 HV 0,3. Belegget har en tykkelse på 0,4 mm og er påført med termisk sprøyting (HVOF) ved hjelp av en robot.

Det pålagte belegget er så hardt at det kun kan etterbearbeides med diamantsliping. Overflateruheten ligger på Ra 3,5 - 4,5. Det regnes med at sandslitasjen vil glatte til beleggets overflate og redusere Ra-verdien ned mot 2,5 - 3,0.

Arbeid på stedet

Demontering av turbinen startet 22. april og turbinen var ferdig rehabilitert og klar til ny kraftproduksjon 25. juli. Hovedentreprenør var GE Energy. Ledig område til ett fremtidig aggregat i kraftstasjonen ble utnyttet til å utføre mesteparten av rehabiliteringsarbeidet inne i selve kraftverket.

- Transport av kollier på opptil 80 tonn og med en diameter over fem meter er både kostbart, komplisert og risikofylt. Derfor ble kun løpehjul, turbinlager og akseltetningsboks sendt inn til GE Energys verksted på Sørumsand, opplyser Eriksen.

All maskinering på turbinens lokk foregikk på stedet ved hjelp av transportabel maskineringsutrustning. Påsprøytingen av keramisk belegg fant sted i et lukket kabinett montert inne i kraftverket. Kabinettet var spesielt støyisolert fordi det under sprøytingen var et støynivå på 130 dB.

Det ble samtidig gjort mindre utbedringer på generatoren. Dette ble utført av Alstom Power. Generatorer av Svartisens størrelse har direkte vannkjøling på både stator og rotor. Utbedringene bestod i hovedsak av utskifting av statorstaver som hadde fått vannlekkasje samt tetningsskifte på rotorens vannhode.

Evaluering

Først i november vil det bli tatt målinger av virkningsgraden på den rehabiliterte turbinen. Først da er tilsigene fra bekkeinntakene redusert til nærmest null. Det gir bedre forhold for en sikker måling fordi vanntemperaturen vil være mer konstant.

- Vi har imidlertid utført måling av tap over spalteringer og ledeapparat. Resultatene så langt tyder på at rehabilitert turbin er minst like bra som ny turbinen i 1992, sier Eriksen.