Doosan Škoda měří pomocí unikátní metody chování páry v turbíně

Jen několik vědeckovýzkumných týmů na světě umí to, co dokáží v plzeňské Doosan Škoda Power. I díky sondám, které sami vyvíjejí, měří fyzikální vlastnosti páry proudící průtočnými částmi turbín nejen ve vlastní laboratoři v Plzni, ale také přímo u zákazníků – na turbínách, které jsou v provozu například v jaderných nebo uhelných elektrárnách nebo spalovnách komunálního odpadu.

Je to extrémně složitá operace, která se ovšem vyplatí. Data, jež výzkumníci získávají, jim pomáhají ověřit, případně ještě vylepšit vlastnosti turbín.  „Výzkum proudění přímo na provozovaném díle je i ve světovém měřítku naprosto unikátní, prakticky nikde jinde se v takovém rozsahu neprovádí. To je potvrzeno řadou osobních ohlasů a citací na publikace na světových konferencích,“ řekl pro GetSmart Michal Hoznedl, vedoucí Experimentálního výzkumu proudění v Doosan Škoda Power.

Od návrhu po montáž

Příprava experimentu na turbíně je podle Michala Hoznedla náročná časově, technicky i finančně. Začíná pečlivým plánováním a diskuzemi se zákazníkem, pokračuje výkresovou dokumentací měřicího systému včetně průchodů pro senzory a sondy turbínovými tělesy a mimo ně, konstrukční přípravou, výrobou komponent a montáží, během níž se neustále kontroluje těsnost impulzních trubic pro měření statických tlaků páry i funkčnost teploměrů.

Speciální pneumatické sondy pro měření proudových parametrů páry si tým Škoda vyvinul sám a stále je zdokonaluje. Aktuálně díky podpoře grantového projektu Technologické agentury ČR „Konverze tepláren a spaloven“ s kódem TS02020040 řeší návrh optické videosondy pro zaznamenání velkých vodních kapek prolétajících průtočnou částí turbíny.

Za posledních deset let se sondy významně zmenšily, jsou přesnější a některé vznikly 3D tiskem z kovových prášků pomocí technologie DLMS. „Hlavice sond jsou upevněny na nosičích dlouhých až 5,5 metru. Sondy při vkládání a vyjímání procházejí několika šoupaty a ventily a dále ucpávkovým kusem skrz plášť turbíny až přímo do oblasti rotujícího posledního nebo předposledního stupně,“ uvedl Michal Hoznedl.

Více než kilometr kabelů

Celá měřicí aparatura obsahuje až 80 snímačů tlaku a 60 teploměrů a je propojena zhruba 1400 metry kabelů. Jak vypadá měření?

„Sonda se po výšce turbínové lopatky pohybuje pomocí ručního nebo elektricky poháněného traverzéru. Tlaky jsou měřeny speciálními tlakovými převodníky, tlakovody jsou kontinuálně profukovány za účelem odstranění kondenzujících vodních zátek. Úhel natočení sondy v obvodovém směru určuje inkrementální enkodér, zatímco radiální vzdálenost od paty lopatkování je měřena elektronickým dálkoměrem. Pneumatické sondy jsou kalibrovány na středorychlostním vzduchovém tunelu Škoda vyvinutém ve spolupráci s Ústavem termomechaniky Akademie věd ČR, zatímco optické sondy převážně numericky, případně na parním stendu v experimentální laboratoři,“ vysvětlil Michal Hoznedl celým procesem.

Díky měření pneumatickými sondami zjistí výzkumníci rozložení statického a celkového tlaku v turbíně, složek rychlostí páry, a tedy i směru jejího proudu, dále rozložení statické a celkové teploty a Machova čísla. Optické sondy jim zase řeknou vše o rozložení spekter průměrů vodních kapek a integrální hodnoty vlhkosti páry po délce lopatek.

Zjištěná experimentální data se pak porovnávají s numerickými simulacemi proudění a ve finále s analytickými výpočty turbín. „Na základě získaných znalostí pak můžeme návrhové softwary ladit a navrhovat průtočné části parních turbín splňující ty nejpřísnější zákaznické požadavky na účinnost, výkon, provozní spolehlivost a životnost,“ dodal Michal Hoznedl.

Zdroj: GetSmart