7/2016 Energetyka Cieplna i Zawodowa

T E M AT N U M E R U I R E M O N T Y I U T R Z Y M A N I E RU C H U

CZAS NA… • bezpieczeństwo • modernizacje • remonty

Bloki po liftingu

> 24

130 minut do wybuchu

> 28

Kierunek magazynowanie

> 50

SPIS TREŚCI

8 I

18 I

24 I

28 I

34 I

40 I

WAŻNE ZADANIE Piotr Kuśmierski, Zbigniew Jaguszewski DWA W JEDNYM Tomasz Golec, Wiesław Zabłocki, Wojciech Zygmański, Marian Żmija BLOKI PO LIFTINGU fotoreportaż z elektrowni w Rybniku (EDF) 130 MINUT DO WYBUCHU Dorota Brzezińska DO ZADAŃ… BEZPIECZEŃSTWA Barbara Kowalczyk POD KONTROLĄ Aneta Głuszek

8 T E M AT N U M E RU I R E M O N T Y I U T R Z Y M A N I E RU C H U

WAŻNE ZADANIE Piotr Kuśmierski, Zbigniew Jaguszewski fot. PGE GiEK

T E M AT N U M E R U : R E M O N T Y I U T R Z Y M A N I E RU C H U

CIEPŁOWNICTWO NIE TYLKO PRODUKCJA, ALE PRZEDE WSZYSTKIM USŁUGI rozmowa z Jackiem Uhrynem, prezesem zarządu TAURON Ciepło sp. z o.o.

ZABRZE WYCHODZI Z ZIEMI fotoreportaż z placu budowy EC w Zabrzu KIERUNEK MAGAZYNOWANIE Leszek Szczygieł

ELEKTROENERGETYKA 58 I

64 I

RYNEK MOCY W POLSCE – AKT OSTATNI? Juliusz Jankowski A JEDNAK WĘGIEL Antoni Olszewski

WO DA I Ś C I E K I 68 I

73 I

76 I

44

CIEPŁOWNICTWO

NIE TYLKO PRODUKCJA, ALE PRZEDE WSZYSTKIM USŁUGI rozmowa z Jackiem Uhrynem, prezesem zarządu TAURON Ciepło sp. z o.o.

fot. TAURON Ciepło sp. z o.o.

44 I

48 I

50 I

PO PIERWSZE… NIE SZKODZIĆ Dorota Sąkol-Sikora Woda w roli głównej Aldona Senczkowska-Soroka Odpadowe paliwo Eugeniusz Orszulik

NOWOCZESNE TECHNOLOGIE METODY NA WODÓR Sławomir Kasiński PRZEDE WSZYSTKIM DIAGNOSTYKA Przedsiębiorstwo Usług Naukowo-Technicznych „Pro Novum” Sp. z o.o.

HEARTBEAT TECHNOLOGY Marcin Kantorek

EFEKTYWNOŚĆ 88 I Współpraca w sieci Andrzej Ożadowicz

OCHRONA ŚRODOWISKA 94 I

100 I

58

ELEKTROENERGETYKA

RYNEK MOCY W POLSCE – AKT OSTATNI? Juliusz Jankowski

ZATRZYMAĆ CO2 Anna Majchrzak, Wojciech Nowak, Józef Pacyna CEL: CZYSTE SPALINY Maciej Napieralski

Fot. 123rf

80 I

84 I

86 I

PA L I WA 102 I EASTRING CORAZ BLIŻEJ… Alina Janiga, Andrzej P. Sikora

FELIETON 110 I IDZIE ZIMA, A Z NIĄ MROZY Jerzy Łaskawiec

ECiZ 7/2016 3

O D R E DA KC J I

Aldona Senczkowska-Soroka redaktor wydania tel. 32/415 97 74 wew. 20 tel. kom. 792 809 881 e-mail: aldona.soroka@e-bmp.pl

Liczy się… czas A

ten ucieka. Nie jest łaskawy także dla polskiej energetyki. Nasze bloki się starzeją. Podejmuje się kolejne decyzje o modernizacjach, buduje się nowe… Czy to wystarczy? Zdania są podzielone. „W przeciwieństwie do krajów Zachodniej Europy, gdzie nieopłacalność wielu źrodeł konwencjonalnych wynika z przeinwestowania w moce wytwórcze, Polska stoi przed problemem luki inwestycyjnej w energetyce” – pisze Antoni Olszewski (s.

64). „Bez podjęcia działań korygujących funkcjonowanie rynku, Polsce zagrażają ograniczenia w dostawach energii elektrycznej w horyzoncie najbliższych kilku lat” – wyjaśnia Juliusz Jankowski (s. 58). mediach słyszymy coraz więcej o bezpieczeństwie energetycznym kraju i krokach rządu do jego zapewnienia. Analizuje się różne scenariusze na przyszłość, podejmuje się kolejne kroki… łaśnie scenariusza, planu, pomysłu wymaga proces modernizacji polskiej energetyki i ciepłownictwa. Wiele ich już zrealizowano, wciąż pojawiają się nowe, np. w kontekście odbudowy mocy w blokach węglowych przystosowanych do nowych uwarunkowań i wymagań – projekt DUOBLOKU 500, który może stanowić standard budowy mocy na węglu,

W W

przy maksymalnym wykorzystaniu istniejącej infrastruktury. Z kolei w Elektrowni Bełchatów w latach 2007÷2016 zrealizowano kompleksową modernizację bloków energetycznych 370 MW. oza utrzymaniem starych jednostek (tutaj doświadczeń mamy już sporo), budową nowych mocy i dostosowywaniem się do coraz bardziej rygorystycznych norm emisyjnych, pomysłem (nienowym już) jest rynek mocy. Obecnie trwają prace nad jego kształtem (czytaj więcej na s. 58). Co przyniosą… czas pokaże. ie tylko czas, ale i wymiana doświadczeń jest w dziedzinie remontów bardzo ważna.

Jak co roku, redakcja „Energetyki Cieplnej i Zawodowej” i portalu kierunekENERGETYKA.pl organizuje z ZE PAK w Licheniu spotkanie ludzi zajmujących się remontami i utrzymaniem ruchu. W tym roku rozmawiać będziemy także o zarządzaniu wiedzą, która nabywana przez lata (czas!), bardzo cenna i wartościowa, często odchodzi z zakładu wraz z pracownikiem. To także obszar, w którym jest jeszcze wiele do zrobienia.

P

N

Wydawca: BMP spółka z ograniczoną odpowiedzialnością spółka komandytowa KRS: 0000406244, REGON: 242 812 437 NIP: 639-20-03-478 ul. Morcinka 35 47-400 Racibórz tel./fax 32 415 97 74 tel.: 32 415 29 21, 32 415 97 93 energetyka@e-bmp.pl www.kierunekenergetyka.pl

Rada Programowa: prof. Jan Popczyk, przewodniczący Rady Programowej, Politechnika Śląska prof. Andrzej Błaszczyk, Politechnika Łódzka Wiesław Chmielowicz, prezes zarządu ECO SA Juliusz Jankowski, główny analityk biznesowy, Departament Regulacji i Relacji Zewnętrznych PGNiG TERMIKA dr hab. inż. Maria Jędrusik, prof. nadzw. PWr, Politechnika Wrocławska Mieczysław Kobylarz, dyrektor ENGIE Energia Polska S.A. prof. Janusz Lewandowski, Politechnika Warszawska prof. Stanisław Mańkowski, Politechnika Warszawska dr inż. Andrzej Sikora, prezes zarządu Instytutu Studiów Energetycznych Sp. z o.o., Akademia Górniczo-Hutnicza im St. Staszica w Krakowie Jerzy Łaskawiec, ekspert ds. energetyki Waldemar Szulc prof. nzw. dr hab. inż. Krzysztof Wojdyga, Politechnika Warszawska

Prezes zarządu BMP Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp. k.

Adam Grzeszczuk Redaktor naczelny Przemysław Płonka Redakcja Aldona Senczkowska-Soroka Redakcja techniczna Marek Fichna, Maciej Rowiński Prenumerata, kolportaż Aneta Jaroszewicz Sprzedaż: Beata Fas, Magda Kozicka, Ewa Zygmunt, Jolanta Mikołajec, Małgorzata Pozimska, Magdalena Widrińska

Druk: FISCHER POLIGRAFIA Cena 1 egzemplarza – 23,15 zł + 8% VAT Wpłaty kierować należy na konto: Bank Spółdzielczy w Raciborzu Nr konta: 40 8475 0006 2001 0014 6825 0001 Prenumerata krajowa: Zamówienia na prenumeratę instytucjonalną przyjmuje firma Kolporter Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością S.K.A.. Informacje pod numerem infolinii 0801 40 40 44 lub na stronie internetowej http://dp.kolporter.com.pl/

Magazyn kierowany jest do prezesów, dyr. ds. technicznych i głównych specjalistów (mechaników, automatyków, energetyków) reprezentujących branżę energetyczną, organizatorów targów, sympozjów, imprez branżowych, urzędów, ministerstw, instytutów, wyższych uczelni oraz biur projektowych.

Redakcja nie odpowiada za treść reklam.

Niniejsze wydanie jest wersją pierwotną czasopisma Wykorzystywanie materiałów i publikowanie reklam opracowanych przez wydawcę wyłącznie za zgodą redakcji. Redakcja zastrzega sobie prawo do opracowywania nadesłanych tekstów oraz dokonywania ich skrótów, możliwości zmiany tytułów, wyróżnień i podkreśleń w tekstach.

Artykułów niezamówionych redakcja nie zwraca.

Fot. BMP. Fot na okładce: 123rf

4 ECiZ 7/2016

Fot. Fortum

Z D J Ę C I E N U M E RU

PRACA WRE na placu budowy nowej elektrociepłowni Fortum w Zabrzu. Całkowita wartość inwestycji wyniesie około 870 milionów złotych. Zakład ma zostać oddany do użytku pod koniec 2018 roku.

Zobacz fotoreportaż z placu budowy na s. 48

ECiZ 7/2016 5

kierunekenergetyka . pl

Dynamiczny monitoring sieci ciepłowniczej Budowa Centralnego Repozytorium Danych w Warszawie umożliwi szybki oraz efektywny pomiar kluczowych dla sieci ciepłowniczej parametrów. Z czujników zainstalowanych w całej stolicy spływa obecnie około 400 tysięcy zmiennych. Dzięki uruchomieniu repozytorium danych, zbierane informacje będą gromadzone w jednym miejscu, w czasie zbliżonym do rzeczywistego.

Dostęp do uporządkowanych danych to wielkie ułatwienie dla dyspozytorów. Dzięki repozytorium, przy wsparciu odpowiednich algorytmów, będą mogli podejmować szybkie i trafne decyzje. A to oznacza mniej zużytej energii i mniej zanieczyszczeń wyemitowanych do atmosfery.

Dzięki ograniczeniu strat powstających podczas przesyłu ciepła możliwa jest redukcja emisji dwutlenku węgla o co najmniej 14,5 tys. ton rocznie. Oznacza to, że oszczędność CO2 w skali roku będzie równa 4394 hektarom lasu. Ponadto, wdrożenie projektu usprawni użytkowanie miejskiej sieci ciepłowniczej, a co najważniejsze – zapewni wysoką jakość i niezawodność dostaw ciepła do odbiorców.

– Podstawową zaletą Centralnego Repozytorium Danych jest łatwiejszy dostęp do informacji w całym przedsiębiorstwie. Dane są zgromadzone w jednym wspólnym źródle, dzięki czemu nie ma wątpliwości co do ich wiarygodności – komentuje Damien Menard, dyrektor Heat-Tech Center w Veolia Energia Warszawa S.A. – Dzięki platformie wzrośnie również świadomość bieżącej sytuacji. Będzie to możliwe poprzez wbudowany mechanizm dynamicznego monitoringu kluczowych parametrów oraz system powiadamiania o nieprawidłowych zdarzeniach.

Platforma zwiększy również uprawnienia użytkowników, którzy tworzą specyficzne dla pełnionej funkcji raporty, przy użyciu łatwych w konfiguracji i gotowych narzędzi do pracy – dodaje Damien Menard. Źródło i fot.: informacja prasowa

6 ECiZ 7/2016

Polscy menadżerowie pozytywnie nastawieni do zmian związanych z innowacją w przemyśle Barometr Innowacji GE: Zaciekawienie i optymizm – to odczucia polskich menadżerów związane z nadchodzącą Czwartą Rewolucją Przemysłową. 92% uważa, że w ciągu najbliższych 10 lat zaawansowane metody produkcji radykalnie przekształcą sektor przemysłowy.

To już piąta edycja Barometru Innowacji GE, w tym czwarta obejmująca rynek polski. W tegorocznej edycji badania przeprowadzonego w okresie od października do grudnia 2015 roku, prawie 3000 menadżerów najwyższego szczebla odpowiedzialnych za innowacje i około 1400 ekspertów z 23 krajów wypowiedziało się na temat skutków cyfryzacji i innowacji w ich środowisku biznesowym. W Polsce w badaniu wzięło udział 101 menadżerów, czynnie uczestniczących w procesach innowacji firmy, jak również odpowiedzialnych za podejmowanie decyzji dotyczących innowacji, rozwoju produktu lub działań badawczo-rozwojowych (R&D).

– Jednym z kluczowych wniosków V globalnej edycji Barometru Innowacji GE jest to, że zarówno menadżerowie, jak i obywatele są optymistycznie nastawieni do transformacji cyfrowej mającej aktualnie miejsce na świecie. Polski biznes jest nastawiony do rewolucji cyfrowej i przemysłowej z optymistycznym realizmem. Wszyscy odczuwamy presję, ale podekscytowanie i pewność, że będzie dobrze, dominują.

Pewnym jest, że zaawansowane metody produkcji zmienią sektor przemysłowy, a robotyka i automatyka zmienią rynek i charakter pracy, ale my w GE jesteśmy gotowi na te zmiany. GE jest światowym liderem innowacji, a możliwości jakie oferujemy w ramach platformy GE Digital są przełomowe – stwierdziła Beata Stelmach, prezes GE w Polsce i krajach bałtyckich. Źródło: GE C I E K AW O S T K I

Ile?

W 2015 r. sprzedano na świecie 600 tys. sztuk pojazdów elektrycznych. Największym rynkiem zbytu są Chiny, gdzie w 2015 r. sprzedano 250 tys. egzemplarzy samochodów na prąd. Na drugim miejscu znalazły się Stany Zjednoczone – 180 tys. sztuk. Źródło: fanpage TAURON

Fot. 123rf.com

Z P O R TA L U

Z P O R TA L U

Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych zorganizował wywóz zużytego wysoko wzbogaconego paliwa jądrowego. Wszystko odbyło się zgodnie z porozumieniem zawartym pomiędzy rządem Polski a Departamentem Energii USA. Jego elementem jest Program Redukcji Zagrożeń Globalnych (GTRI), którym Polska została objęta. Zakłada on, że wysoko wzbogacone zużyte paliwo jądrowe wróci do kraju producenta, którym w przypadku Polski jest Rosja.

Był to już ósmy i ostatni taki transport, który miał miejsce latach 2009-2016. Tym samym obszar naszego kraju stał się wolnym od zużytego wysoko wzbogaconego paliwa jądrowego. Całość operacji przeładunku i transportu materiałów jądrowych z Polski sfinansował rząd Stanów Zjednoczonych.

W polskich reaktorach badawczych, zlokalizowanych w ośrodku w Świerku, stosowane było zarówno paliwo nisko, jak i wysoko wzbogacone.

Paliwo nisko wzbogacone (wzbogacenie w uran 235 < 20%) wykorzystywane było w początkowym etapie eksploatacji rektora EWA, po czym reaktor został przystosowany do pracy z wykorzystaniem paliwa wysoko wzbogaconego (wzbogacenie w uran 235 > 20%). Po wyłączeniu reaktora EWA w 1997 r., Polska posiada tylko jeden reaktor badawczy Maria, który od początku swojego istnienia do 2013 r. wykorzystywał paliwo wysoko wzbogacone. Obecnie reaktor Maria pracuje tylko na nisko wzbogaconym paliwie jądrowym, co wymagało poważnych zmian w reaktorze.

RO Z M A I TO Ś C I

10

MWh

tyle energii wytworzyli mieszkańcy Bytomia podczas udziału w akcji Honorowy Dawca Energii Fortum

„

Ciepłownictwo w wielu aspektach już jest konkurencyjne.

Nasze przewagi opierają się przede wszystkim na niezawodności, cenie i bezpieczeństwie.

Przy czym, w mojej ocenie, w przyszłości przewaga cenowa może ulec zmniejszeniu.

Dlatego już dziś musimy rozpocząć zmiany związane z naszym kontaktem z klientem.

Energa rozpoczyna magazynowanie energii Pierwszy w Polsce magazyn energii o mocy 0,75 MW i 1,5 MWh pojemności został uruchomiony w okolicach Pucka na Pomorzu. W połączeniu z planowaną farmą fotowoltaiczną i istniejącymi już źródłami wiatrowymi, biogazownią i odbiorcami utworzy on tzw. lokalny obszar bilansowania (LOB).

To pierwsza tego typu inwestycja w skali kraju.

Magazyn został wybudowany przez Energę-Operatora. Będzie na nim testowane świadczenie usług systemowych i regulacyjnych. Budowa lokalnego obszaru bilansowania jest elementem zwiększenia bezpieczeństwa oraz efektywności energetycznej pracy systemu dystrybucyjnego spółki. Również w skali europejskiej takie rozfot.: Energa

Zużyte wysoko wzbogacone paliwo z reaktora Maria trafiło do zakładu przerobu

kierunekenergetyka . pl

wiązania znajdują się obecnie w fazie testowej.

W całej UE dostępny komercyjnie jest tylko jeden magazyn energii – w 2014 r. został uruchomiony w Niemczech.

Magazyn składa się z dwóch kontenerów o wymiarach 12 m długości, 2,5 m szerokości i 3 m wysokości. Każdy z nich złożony jest z trzech modułów funkcjonalnych: dwukierunkowego przekształtnika energii elektrycznej, baterii litowo-jonowych oraz systemu zarządzania pracą urządzeń. System ten działa lokalnie i jest przystosowany do współpracy z systemem nadrzędnym. Źródło: Energa

Jacek Uhryn, prezes zarządu TAURON Ciepło sp. z o.o.

Źródło i fot.: ME

ECiZ 7/2016 7

T E M AT N U M E R U

I remonty i utrzymanie ruchu

Ważne zadanie

fot. PGE GiEK

Doświadczenia związane z badaniami wykonywanymi podczas kompleksowej modernizacji bloków energetycznych o mocy 370 MW

W ELEKTROWNI BEŁCHATÓW zainstalowanych jest obecnie 13 bloków energetycznych (12 tzw. starych – w tym 10 zmodernizowanych oraz 1 nowy o mocy 858 MW)

8 ECiZ 7/2016

T E M AT N U M E R U

I

remonty i utrzymanie ruchu

Piotr Kuśmierski, Zbigniew Jaguszewski PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. Oddział Elektrownia Bełchatów

Zrealizowana w latach 2007÷2016 kompleksowa modernizacja bloków energetycznych 370 MW była ogromnym przedsięwzięciem organizacyjnym, ekonomicznym i technicznym. Wyzwanie to w dużym stopniu dotyczyło również Wydziału Kontroli Technicznej Laboratorium Badań Materiałowych.

ECiZ 7/2016 9

T E M AT N U M E R U

I remonty i utrzymanie ruchu

P

oniższy artykuł opisuje doświadczenia związane z wykonywanymi podczas modernizacji badaniami i pomiarami elementów urządzeń cieplno-mechanicznych. Celem opracowania jest zaprezentowanie zakresu wykonanych prac na elementach kotła, głównych rurociągów parowych oraz turbiny. Przedstawiono metody badań wykorzystywane podczas modernizacji bloków, z szczególnym podkreśleniem tych nowoczesnych. Na koniec zaprezentowano statystykę wykonanych badań i pomiarów oraz przykłady stwierdzonych niezgodności.

Charakterystyka Elektrowni Bełchatów Elektrownia Bełchatów, zlokalizowana w centrum kraju, jest największą w Europie elektrownią konwencjonalną zasilaną węglem brunatnym.

W elektrowni zainstalowanych jest obecnie 13 bloków energetycznych (12 tzw. starych – w tym 10 zmodernizowanych oraz 1 nowy o mocy 858 MW).

Do dziś bloki te przepracowały od 199450 h (blok 12) do 232817 h (blok 1) oraz 38282 h (blok 14).

Elektrownia Bełchatów od końca lat 80. ubiegłego wieku utrzymuje pozycję lidera w sektorze wytwórców energii elektrycznej w kraju. W roku ubiegłym wyprodukowała 34,5 mln MWh energii elektrycznej.

Zakres modernizacji bloków 370 MW Realizowana w latach 2007÷2016 kompleksowa modernizacja bloków 370 MW miała na celu w sposób optymalny, uwzględniający posiadany potencjał wytwórczy, wykorzystać istniejące zasoby paliwowe.

Elektrownia Bełchatów ukształtowała zakresy modernizacyjne poszczególnych bloków energetycznych, uwzględniając m.in. [4]: • obecny i prognozowany stan techniczny urządzeń, • wyposażenie w instalacje ekologiczne, • uzyskiwaną sprawność, • liczbę przepracowanych godzin, • liczbę i rodzaj wykonanych remontów, • stopień wyczerpania żywotności i degradacji struktury materiałów głównych elementów składowych bloku, • uwarunkowania prawne, • racjonalną gospodarkę częściami zamiennymi i awaryjnymi, • doświadczenia eksploatacyjne.

RYS. 1 Schemat kotła BB-1150

10 ECiZ 7/2016

Kocioł BB-1150 Zakres modernizacji objął m.in.: • Przebudowę parownika z rozcięciem rur ekranowych w celu wykorzystania ekranów ciągu konwekcyjnego jako przegrzewacza P0 dla kotłów 3, 4, 5, 7, 8, 11, 12 , 9 i 10.

• Zabudowę przegrzewacza naściennego P2 dla kotła K-6.

• Modernizację podgrzewacza ECO: wymiana 100% kolan wężownic, 100% przelotów oraz po dwa płaty w całości strona lewa i prawa.

T E M AT N U M E R U

• Modernizację przegrzewacza P1B, wymianę 100% kolan wężownic, 100% przelotów oraz po dwa płaty w całości strona lewa i prawa.

• Modernizację przegrzewacza P3: wymiana 100%.

• Modernizację przegrzewacza P4: wymiana 100%.

• Modernizację przegrzewacza M1: wymiana 100% z dodatkową rozbudową.

• Modernizację przegrzewacza M2: wymiana 100%.

• Lej komory paleniskowej: wymiana 100%.

• Rurociąg komunikacyjny łączący P3-P4: wymiana 100%.

• Rurociąg komunikacyjny łączący M1-M2: wymiana 100%.

• Zastosowanie zabezpieczeń antykorozyjnych kolan i przelotów ECO i P1B metodą natryskiwania łukowego oraz zastosowanie podobnych zabezpieczeń leja komory paleniska w rejonie rusztów dopalających.

Główne rurociągi parowe Modernizacja układu głównych rurociągów parowych i wodnych bloków 370 MW objęła swym zakresem prace polegające na dostosowaniu układu rurociągów do warunków pracy zmodernizowanego kotła BB-1150. Zakres prac obejmuje wymianę ruro-

I

remonty i utrzymanie ruchu

ciągów pary świeżej wraz ze stacjami redukcyjno-zabezpieczającymi i głównymi zasuwami parowymi oraz zabudowę stacji do wygrzewania rurociągów, wymianę rurociągów pary wtórnie przegrzanej wraz z zaworami bezpieczeństwa i zasuwami rozruchowymi oraz modernizację rurociągów pary do wtórnego przegrzewu i instalacji pomocniczych.

• Rurociągi pary świeżej zostały wymienione w 100%. Wymiana objęła: - modyfikację węzła wylotowego z kotła, - wymianę stacji redukcyjno-zabezpieczających (2 szt.) wraz z dwoma zasilającymi stanowiskami hydraulicznymi, z węzłem zaworów wtryskowych wody do stacji wraz ze sterowaniem, przy czym każda ze stacji posiada własny zawór odcinający i własny zawór regulacyjny wody wtryskowej, - wymianę głównych zasuw parowych (2 szt.), - zabudowę nowej stacji (1 szt.) do wygrzewania rurociągów pary świeżej ze zrzutem do rurociągów do wtórnego przegrzewu, - wymianę kompletu zawieszeń.

• Rurociągi do wygrzewania i odwadniające rurociągi pary świeżej zostały wymienione w całości, aż do rozprężacza odwodnień zewnętrznych.

RYS. 2 Schemat turbozespołu po modernizacji

ECiZ 7/2016 11

T E M AT N U M E R U

I remonty i utrzymanie ruchu

• Rurociągi pary wtórnej przegrzanej zostały wymienione w 100%: - wymieniony został komplet zawieszeń, - rurociągi do wygrzewania i odwadniające rurociągi pary wtórnej przegrzanej zostały wymienione w całości aż do rozprężacza odwodnień zewnętrznych.

Turbozespół 18K360 Modernizacja turbiny 18K360 (bloków 3÷12) obejmowała swym zakresem wymianę części WP i SP na moduły nowej generacji z podniesieniem parametrów pary. Na etapie prac koncepcyjnych rozpatrywano szereg wariantów modernizacji. Ostatecznie wybrano rozwiązanie, które charakteryzuje się następującymi cechami [1]: • część WP i SP zostały dopasowane do istniejącego schematu cieplnego (układ regeneracji, kocioł, zmodernizowana część NP), • obie części WP i SP są jednostrumieniowe, • obie części WP i SP są zasilane poprzez spiralę wlotową i stopień promieniowo-osiowy, • zmodernizowane części zostały wyposażone w zblokowane zawory główne turbiny, • stare układy łopatkowe zostały zastąpione przez układy łopatkowe o najnowocześniejszych profilach, • zastosowano nowe rozwiązanie pierścieni skurczowych w części WP, • pozostawiono stare stojaki łożyskowe, • zwiększono szybkość rozruchu, • wprowadzono ograniczone zmiany w układzie regulacji.

Wydział Kontroli Technicznej – Laboratorium Badań Materiałowych Wydział Kontroli Technicznej powstał w 1981 r. wraz z oddaniem do eksploatacji bloku nr 1. Od powstania do chwili obecnej wykonujemy badania i ekspertyzy techniczne w dziedzinie badań nieniszczących i niszczących.

W ramach wydziału znajduje się: • Laboratorium Badań Materiałowych.

• Komórka zajmująca się pracami inżynierskimi z zakresu spawalnictwa.

• Diagnostyka drganiowa.

• Diagnostyka termowizyjna.

Oferujemy badania nieniszczące i niszczące połączeń spawanych i materiałów między innymi takich obiektów i elementów, jak: rurociągi, zbiorniki, urządzenia ciśnieniowe, konstrukcje spawane, odlewy, odkuwki.

Z zakresu spawalnictwa opracowujemy technologie spawania i instrukcje napraw. Przeprowadzamy także kontrolę spawalniczą, szkolenie, rozszerzanie i aktualizację uprawnień spawaczy.

W ramach diagnostyki drganiowej wykonujemy kontrolne pomiary drgań w celu oceny stanu

12 ECiZ 7/2016

dynamicznego maszyn i urządzeń, takich jak: turbiny, turbopompy, pompy, sprężarki, wirówki, silniki elektryczne, wentylatory powietrza i spalin, młyny, przekładnie, rurociągi, konstrukcje stalowe itp.

Diagnostyka termowizyjna zajmuje się wykrywaniem ubytków izolacji, kontrolą drożności rur ekranowych, RYS. 3 Świadectwo uznania LBM wykrywaniem uszkodzeń urządzeń elektroenergetycznych.

Pod koniec lat 90. rozpoczęliśmy opracowywanie Systemu Zarządzania Laboratorium w oparciu o wymagania normy PN EN ISO/IEC 17025. Ostatecznie został on wdrożony w końcu 2001 roku. Jednocześnie rozpoczęliśmy starania o uzyskanie w UDT Uznania Laboratorium Badań Materiałowych.

W wyniku podjętych działań Laboratorium Badań uzyskało w 2002 roku Uznanie Urzędu Dozoru Technicznego. Aktualne Świadectwo Uznania nr LBU-001/20-15 potwierdza, że laboratorium spełnia kryteria normy PN-EN ISO/IEC 17025:2005. Ważność świadectwa do 04.06.2017 r.

Obecnie w zakresie uznania posiadamy 15 metod badawczych, m.in.: • Badania ultradźwiękowe.

• Badania radiograficzne.

• Badania wizualne.

• Badania metalograficzne.

• Badania magnetyczne.

• Badania penetracyjne.

• Pomiary twardości.

• Próby rozciągania, zginania i łamania.

• Próba udarności.

• Pomiary liniowe.

• Badania składu chemicznego.

• Badania termograficzne.

Wydział Kontroli Technicznej posiada wysoko wyspecjalizowaną kadrę pracowniczą. Personel TUK to 33 osoby, w tym 11 inżynierów.

Laboratorium Badań Materiałowych posiada obecnie 115 certyfikatów stopnia I, II, III w metodach badań nieniszczących zgodnie z wymaganiami normy EN ISO 9712 oraz 7 certyfikatów inspektorów nadzoru technicznego.

Program badań dla modernizacji bloków 3÷12 Kompleksowa modernizacja bloków wykonana została w oparciu o wymagania norm PN-EN 12952 Kotły wodnorurowe i urządzenia pomocnicze oraz PN-EN 13480 Rurociągi przemysłowe metalowe. Normy

T E M AT N U M E R U

I

remonty i utrzymanie ruchu

przenośnych spektrometrów rentgenowskich. Skład chemiczny sprawdzono na 100% nowo wykonanych złączy spawanych.

Badania eksploatacyjnych elementów kotłów Z uwagi na fakt, iż nie wszystkie elementy modernizowanych kotłów zakwalifikowano do wymiany, zaistniała potrzeba określenia stanu technicznego pozostawionych do dalszej eksploatacji elementów kotłów. Dlatego też inspektorzy UDT w porozumieniu z inwestorem wytypowali elementy kotłów przeznaczone do badań oraz określili zakres badań ze wskazaniem odpowiednich metod badawczych, które

RYS. 4 Procentowy udział poszczególnych certyfikatów w LBM [2]

te posiadają odpowiednie części, w których sformułowane są wymagania dotyczące kontroli oraz badań.

W oparciu o te wymagania opracowano plany kontroli oraz zakresy pomiarów i badań dla prac prowadzonych w procesie modernizacji bloków.

Laboratorium Badań Materiałowych Wydziału Kontroli Technicznej w modernizacji bloków 3, 4 oraz 5, 6 wykonywało na części ciśnieniowej kotła jedynie pomiary i badania rekontrolne przeważnie UT i/lub RT, MT, PT oraz pomiary twardości w ilości 10% wcześniej przebadanych złączy spawanych.

Rekontrola ta ponadto obejmowała swym zakresem ponowną ocenę radiogramów złączy spawanych oraz przegląd przez specjalistów wykonanych protokołów pomiarów i badań.

Natomiast badania kompleksowe Laboratorium Badań Materiałowych wykonywało na modernizowanych głównych rurociągach parowych oraz rurociągach upustów i rurociągach olejowych w rejonie maszynowni. Zakres tych badań to 100% nowo wykonanych złączy spawanych przebadanych metodami UT i/lub RT, MT, pomiar twardości.

Wraz z rozpoczęciem modernizacji bloków 7÷12 pomiary i badania części ciśnieniowej kotła również zostały wyłączone z kontraktu i tym samy głównym ich wykonawcą zostało Laboratorium Badań Materiałowych. W trakcie modernizacji powyższych bloków podjęto również decyzję o sprawdzeniu poprawności użytych materiałów podstawowych oraz dodatkowych w procesie spawania rurociągów. W tym celu wykonano badania składu chemicznego z wykorzystaniem Lp.

Badane elementy kotłów

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Schładzacz S0 strona lewa i prawa Komory wlotowa i wylotowa ECO Komory wlotowa i wylotowa P1A Komory wlotowa i wylotowa P1B Komora wylotowa P3 Komora wlotowa M1 Komory ekranowe parownika Rurociągi komunikacyjne łączące parownik i wodooddzielacz

8.

9.

Rurociągi komunikacyjne łączące P1B i P3

należy zastosować. Elementy kotłów wytypowane do badań oraz zakres badań przedstawiono w tab. 1 [4].

Metody badań i personel

RYS. 5 Ilość certyfikatów NDT w latach 2003÷2016 [2]

Przygotowanie LBM do wykonywania powyższych zakresów badań przeprowadzono poprzez certyfikację personelu, doposażenie aparatury badawczo-pomiarowej oraz rozszerzono zakres metod badawczych o nowoczesną metodę badań ultradźwiękowych PA złączy cienkościennych z wykorzystaniem głowic mozaikowych i skanera „Cobra”. Wszystkie te działania wynikały ze zwiększenia liczby prac badawczych wykonywanych przez nasze laboratorium.

Na potrzeby modernizacji zwiększono liczbę certyfikatów oraz przeprowadzono szereg szkoleń związanych z wprowadzeniem nowej metody badań PA.

Badania wideoskopowe

Powierzchnie wewnętrzne

Powierzchnie wewnętrzne

Badania metalograficzne metodą replik triafolowych Wszystkie części – 8 replik po 4 na schładzacz Wszystkie części – 7 replik Wszystkie części – 8 replik na wlocie i 4 wylocie Wszystkie części – 4 repliki na wlocie i 4 na wylocie Wszystkie części – 4 repliki Wszystkie części – 2 repliki

TAB. 1 Wyniki badań

Łuk w strefie rozciąganej – 1 replika Łuk w strefie rozciąganej – 1 replika

ECiZ 7/2016 13

T E M AT N U M E R U

a) FOT. 1 a) Zestaw do wykonywania badań metodą głowic mozaikowych i skanera „Cobra” b) widok przedstawiający wynik badania na ekranie defektoskopu OMNISCAN MX

I remonty i utrzymanie ruchu

b)

Główne metody badań wykorzystywane w trakcie prowadzonej modernizacji to: • badania ultradźwiękowe UT, • badania radiograficzne RT, • badania magnetyczne MT, • penetracyjne PT, • badanie składu chemicznego, • pomiary twardości.

Zakres badań UT, RT, MT, PT i pomiary twardości w przypadku rur cienkościennych obejmował 10% spoin każdego spawacza, a w przypadku elementów grubościennych 100% nowo wykonanych spoin.

Ze względu na zastosowaniu podczas modernizacji nowoczesnych materiałów ze stali austenitycznej, oprócz badań UT, wykorzystujących konwencjonalną metodę badań, zastosowano nowoczesną technikę – za pomocą głowic mozaikowych i skanera „Cobra”.

Metoda ta w skrócie opiera się na zastosowaniu ultradźwiękowych głowic mozaikowych. Różnica pomiędzy standardową głowicą ultradźwiękową a wieloprzetwornikową polega na tym, że głowica konwencjonalna posiada jeden przetwornik, a mozaikowa – wiele pojedynczych przetworników 16-, 32-, 64-, 128-elementowych. Sygnał, jaki otrzymujemy z głowicy, możemy zobrazować w postaci skanów typu A, B, C i S. Dzięki tym zobrazowaniom, jesteśmy w stanie szybko i dokładnie dokonać analizy otrzymanych wyników [5].

Laboratorium Badań Materiałowych w 2011 r. przystąpiło do procedury kwalifikacji powyższej metody. W 2012 r. uzyskaliśmy oficjalnie uznanie przez CLDT metody badań ultradźwiękowych techniką głowic mozaikowych z zastosowaniem skanera „Cobra” do badania cienkościennych rur o grubości 5÷8 mm.

Technika ta umożliwia badanie spoin rur na elementach kotła wykonanych ze stali austenitycznej X8CrNi1911 (347HFG), jak również ze stali ferrytycznej i martenzytycznej 13CrMo4-5, 10CrMo9-10, X20CrMoV121 [5].

14 ECiZ 7/2016

Miała ona na celu skrócenie czasu badania oraz poprawę ich jakości. Ważnym czynnikiem przemawiającym za tą metoda było wyeliminowanie badań radiograficznych, a jednocześnie zapewnienie najwyższej jakości (pewności) wyników badań oraz możliwości ich rejestracji i archiwizacji [5].

Badania składu chemicznego podczas modernizacji obejmowały materiał i nowo wykonane spoiny na rurociągach RA, RB, RC, RL itd. Zakres badań obejmował 100% wykonanych spoin. Ponadto analizie składu chemicznego poddane zostały spoiny na elementach cienkościennych, znajdujące się wewnątrz kotła (wężownice podgrzewaczy i przegrzewaczy). W tym przypadku zakres obejmował badania w zakresie kilku procent.

Analizę składu chemicznego wykonano przy pomocy przenośnych spektrometrów rentgenowskich.

Miały one na celu sprawdzenie poprawności użytych materiałów do spawania, a także potwierdzenie prawidłowości składu materiału podstawowego ww. elementów bloku. Z uwagi na fakt, iż nie wszystkie elementy modernizowanych kotłów zakwalifikowano do wymiany zaistniała potrzeba określenia stanu technicznego pozostawionych do dalszej eksploatacji elementów kotłów. W tym celu wykonano dodatkowe badania poeksploatacyjne, które obejmowały badania wideoskopowe i badania metalograficzne metodą replik triafolowych. Na ich podstawie zostało określony stan faktyczny badanych elementów kotła [4].

Zakres wykonywanych prac badawczych zrealizowanych w trakcie modernizacji bloków 7÷12 Rozpoczęty w 2011 r. II etap modernizacji bloków energetycznych w Elektrowni Bełchatów objął swym zakresem bloki 7÷12. Jak już wcześniej wspomniano, dla tego etapu modernizacji pomiary i badania nowo wykonanych złączy spawanych zostały wyłączone z kontraktu. Laboratorium Badań Materiałowych prowadząc badania zgodnie z planem kontroli opracowanym w oparciu o wymagania normatywne, uwzględniające również rozszerzenia wynikające

T E M AT N U M E R U

I

remonty i utrzymanie ruchu

RYS. 6 Ilość spoin przebadanych w latach 2012÷2016

z wadliwości ponadnormatywnej złączy spawanych, przebadało: • 75197 spoin metodą ultradźwiękową, w tym około 4000 spoin nowoczesną techniką z zastosowaniem głowic mozaikowych, • 5694 spoin metodą radiograficzną z zastosowaniem zarówno metody rentgenowskiej, jak i izotopowej, • 27271 spoin metodami powierzchniowymi, w tym magnetyczno-proszkową i penetracyjną, • 28473 spoin metodą wizualną, • 7555 spoin metodą spektroskopową z oznaczeniem składu chemicznego, • 112 komór ekranowych oraz 77 komór przegrzewaczy pary i podgrzewaczy wody metodą wideoskopową.

Ponadto wykonano: • 36678 pomiarów twardości spoin wraz z materiałami rodzimymi, • 226 replik triafolowych z określeniem stopnia degradacji struktury materiału elementów kotłów.

Przykłady niezgodności stwierdzonych podczas badań Wykonane pomiary i badania przyczyniły się do wykrycia wielu nieprawidłowości, który mogły być skorygowane bezpośrednio na etapie modernizacji bloków.

Wykryto m.in.: • pęknięcia mostków międzyotworowych komór wylotowych przegrzewacza P3 pary świeżej [3] (fot. 2), • pęknięcie materiału wyczystki oraz wżery korozyjne komór ekranowych [3] (fot. 3), • zalegające ciała obce w postaci kawałków blach, drutów spawalniczych części elementów urządzeń bloku, itp. w przestrzeni komór przegrzewaczy [3] (fot. 4), • pęknięcia i przyklejenia spowodowane niewłaściwym doborem materiału spoiwa stwierdzone podczas badań ultradźwiękowych i magnetyczno-proszkowych [3], • niewłaściwą geometrię tzw. rowka spawalniczego potwierdzoną metodą ultradźwiękową i wideoskopową [3], fot. 2 Przykłady pęknięć mostków międzyotworowych

ECiZ 7/2016 15

T E M AT N U M E R U

I remonty i utrzymanie ruchu

FOT. 3 Przykład pęknięcia i wżeru korozyjnego

FOT. 4 Przykład ciał obcych zalegających w komorach

„

• zastosowanie niewłaściwego spoiwa do wykonania warstwy przetopowej około 40 złączy spawanych rurociągu odwodnień głównych rurociągów parowych [3], • zastosowanie niewłaściwego materiału elementów w procesie wymiany rurociągów [3], • braki obróbki cieplnej złączy spawanych potwierdzone pomiarami twardości [3]. *** Podjęcie niewątpliwie dużego wyzwania, jakim było wzięcie odpowiedzialności za kompleksowe wykonanie badań i pomiarów na modernizowanych

W 2015 r. Elektrownia Bełchatów wyprodukowała 34,5 mln MWh energii elektrycznej blokach, przełożyło się na zdobycie dużego doświadczenia przez laboratorium, a przede wszystkim przez personel badawczy.

Sukcesywnie zdobywana wiedza o badanych elementach w trakcie modernizacji bloków była pomocna przy wyborze obszarów badań oraz metod badawczych potrzebnych do ich realizacji na kolejnych modernizowanych blokach.

16 ECiZ 7/2016

Modernizacja bloków i zastosowanie nowoczesnych stali energetycznych w znacznym stopniu przyczyniła się do opracowania, wdrożenia i kwalifikacji w UDT nowoczesnej metody badań ultradźwiękowych metodą głowic mozaikowych spoin cienkościennych od 4÷8 mm.

Duży zakres modernizacji przyczynił się do doposażenia Laboratorium Badań Materiałowych w nowoczesne wyposażenie pomiarowo-badawcze oraz dodatkowe szkolenia i certyfikacje personelu, co z kolei przełożyło się na poprawę jakości świadczonych usług.

Pomiary i badania wykonywane przez Laboratorium Badań Materiałowych, znajdujące się w strukturze organizacyjnej Elektrowni Bełchatów (inwestora), miały wpływ na znaczną poprawę jakości wykonywanych prac modernizacyjnych.

Literatura

[1] E. Bilkowski, P. Szmaj: „Modernizacja Turbozespołów 360MW jako element strategii rozwoju mocy wytwórczych Elektrowni Bełchatów S.A.” – Energetyka 2013.

[2] Sprawozdanie na przegląd zarządzania 2015 – Laboratorium Badań Materiałowych.

[3] Protokoły i Sprawozdania z badań – Laboratorium Badań Materiałowych.

[4] P. Kuśmierski: „Badania eksploatacyjne elementów kotłów prowadzone w trakcie modernizacji bloków w PGE GiEK S.A. Oddział Elektrownia Bełchatów” – XII Miedzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna – Słok 2015.

[5] M. Bożek, S. Wiliński: „Wykorzystanie nowoczesnej techniki badań ultradźwiękowych „phased array” dla badania spoin na rurach o grubości poniżej 8 mm” – VI Konferencja Naukowo-Techniczna – Licheń 2013.