注意！ 古いタービンを改造する場合は、ガス制御バルブをアップグレードしてください

Jun 23, 2023

米国全土での立法措置の結果、グリーンフィールド天然ガス発電所の許可を取得することがますます困難になっています。 例えばニューヨーク州では、州当局が温室効果ガス排出目標達成の障害となるとして、提案されている２つの天然ガス発電所の許可を拒否した。

2020年、ニューメキシコ州公共規制委員会は、政府当局のクリーンエネルギー目標を覆すものとみなされたため、エルパソ電力会社による新しい天然ガスプラントの建設計画を却下した。 そしてカリフォルニア州では、公共事業委員会が、新しいガスプラントの提案さえ受け入れるかどうかについて、不均一なメッセージを伝えている。

これらの開発への一部の対応として、ガスタービンの相手先ブランド供給メーカー (OEM) は、国内の既存のタービン群の信頼性、柔軟性、効率、排出量を改善するために、さまざまなアップグレードや改造パッケージを導入してきました。 もちろん、太陽光や風力エネルギーは天候によって変動します。 電力業界の専門家は、適正な電気料金を維持し、米国の家庭や企業への電力の安定供給を確保するには、ガスタービンのアップグレードが重要であると考えています。 また、水力発電だけでなく風力発電や太陽光発電の成長にも関わらず、世界資源研究所は「天然ガスは今後数年間、国の将来の電力構成において重要な役割を果たすだろう」と指摘している。

その役割を果たすために、送電網のかなりの部分に電力を供給する機器を所有する天然ガス タービンのオペレータおよびプラント所有者は、次のことを行う必要があります。

これらの懸念に応えるために、タービンメーカーは、アップグレードされた制御技術を改造パッケージとしてプラントに販売しています。 これらの機能強化により、耐用年数は当初の予想 20 年をはるかに超えて延長されます。 これらのアップグレードの対象となるタービンのほとんどは、10 ～ 25 年間使用されています。 メーカーは当初、これらのタービンに油圧作動の制御装置を装備しており、試運転時に提供される制御システムで動作するように設計されていました。

タービンは、ガス制御バルブ (およびガイド ベーン アクチュエータ) を呼び出して、制御システムからのコマンドを機械的な位置に変換し、最終的にはさまざまな負荷や周囲条件の下でタービンへの天然ガスと空気の流れを調整します。 さらに、これらのシステムの性質上、上位レベルのアセンブリベースで冗長性を確保する機会はありません。 冗長性は、主に電気部品などのコンポーネント レベルでのみ実現できます。 この重要な機器は施設にとって単一点障害となります。

アップグレードされた制御技術の利点を得るために、動作条件によってはガスおよびガイドベーン作動システムに対する要求が高まります。 たとえば、制御テクノロジーが改良されたことで、数秒ではなくミリ秒単位で調整できるようになりました。 これにより、ガス制御バルブにより高いダイナミクスが与えられ、振動が増加し、タービン メーカーの元の設計基準から動作プロファイルが変化します。 これにより、サーボバルブ、アクチュエーター、またはガスバルブ自体の摩耗が加速する可能性があります。 これらは単一点故障デバイスであるため、タービンのオペレーターはこの予測可能性が失われることを非常に懸念する必要があります。

メーカーは数インチの移動量で作動システムを設計しますが、ほとんどのタービンは 60 ～ 80% の移動量の位置に落ち着き、最適な性能を達成するためにその設定値付近に調整します。 これらの微調整により、非常に狭いストローク帯域内で振動する微動プロファイルが作成され、ピストン リング、シリンダー ボア、その他のコンポーネントが摩耗します。 これらのコンポーネントは何年もの間、通常 5 年以上の耐用年数を提供していました。 アップグレードされた制御技術が導入されたことにより、新しい動作条件により耐用年数がわずか 1 年、場合によっては数か月まで短縮されました。 OEM のいくつかのアップグレードにより、タービン エンジンの主要な検査サイクルも長くなることに注意してください。 コントロールバルブのオーバーホール間隔を減らすことは、最終目標には逆効果です。

摩耗が一定の点に達すると、結果として生じる微粒子が摩耗性汚染物質として作用し、破損点に達するまで摩耗を加速します。 摩耗と時間は直線的な関係ではなく、「ホッケーのスティック」のような関係になるため、工場所有者が修理や交換のためにメンテナンス チームを動員する時間が少なくなります。