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Bienvenue Siemens Customer Day – 23 avril 2015
Turbines à vapeur industrielles et concepts de maintenance
Siemens Customer Day – 23 avril 2015
Turbines à vapeur : le portfolio François-Xavier Dubois
Siemens Customer Day – 23 avril 2015
Turbines à gaz (MW)
SGT5-8000H SGT5-4000F SGT6-6000G SGT6-5000F SGT5-3000E SGT6-4000F SGT5-2000E SGT6-3000E SGT6-2000E
SGT-1000F SGT-800 SGT-700 SGT-600 SGT-500 SGT-400 SGT-300 SGT-200 SGT-100
121
68 45
30 25
17 13
8 7 5
110
163
266 198
188
278
185
85
50
9
SST-9000 SST-8000 SST-6000 SST-5000 SST-4000 SST-3000 SST-2000 SST-1000 SST-900 SST-800 SST-700 SST-600 SST-500 SST-400 SST-300 SST-200 SST-100 SST-50 SST-120 SST-110 SST-060 SST-050
Turbines à vapeur (MW)
1 500 U/min
3 000 U/min 500 – 1 900
150 – 1 200 130 - 700
Jusqu‘à 240 100 - 220
100 180
150 130
100
65
10
Jusqu‘à 140
3
340
12 7
5 1
Comparaison Package TG et TV fabrication client
Nouvelle TG : SGT-750 : 36 MWe
Nouvelle TV : SST-040 : 75 à 300 kW
!!! NOUVEAU !!! Modules ORC Siemens
Turbines vapeur & turbines à gaz Le Portfolio
Notes: 1. Steam values are indicative only. Actual values depend on site configuration 2. Firing to 850ºC only. Higher firing is available
0
25
50
75
100
125
150
175
200
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Power (MWe)
Stea
m (t
onne
s/hr
) [12
bar
sat
urat
ed]
UnfiredFired
SGT-
100
SGT-
300
SGT-
400
SGT-
500
SGT-
600
SGT-
700
SGT-
800
Turbines à Gaz de Cogénération Production de vapeur par chaudières de récupération
Steam Turbines
Alstom Industrial Turbines
Industrial Steam Turbines Large Steam Turbines
2004 ABB AEG Kanis
ASEA STAL 1990 1980
1960 1970 1990 1980 2000 20th century
Görlitzer Maschinenbau-Anstalt 1992
Demag Delaval 2002
KK&K 2007
AEG Steam Turbines 1969
2010
Turbines à vapeur Siemens L’héritage de 100 ans de technologie
Turbines à vapeur Siemens Implantation mondiale
Manufacturing
Global Steam Turbine Organization
Finspong
16 locations ~ 6.000 employees
Vadodara
Cilegon
Gurgaon
Huludao
Bandung
Charlotte
Jundiai
Orlando
Budapest
Brno
Newcastle
Erlangen
Muelheim
Frankenthal
Goerlitz/ Nuremberg
Pulp & paper
Chemical
Oil & gas
Biomass & WtE
Solar CSP
Sugar & ethanol
Metals & Mining
Heat & power Geothermal
Siemens Industrial Power: Segmentation du marché
Portfolio Turbines à vapeur Des produits pour toutes les applications
12 MW
8 MW 0.75 MW
0.3 MW
7 MW 8.5 MW
1,200 MW 1,900 MW 1,900 MW
Pow
er G
ener
atio
n (5
0/60
Hz)
Gén
érat
ion
indu
strie
lle
Com
pact
app
.
SST-6000
SST-900
SST-8000 SST-9000
SST-5000 SST-4000* SST-3000
SST-700
SST-800 SST-600 SST-500 SST-400 SST-300 SST-200 SST-150
SST-111 SST-110 SST-100 SST-070 SST-050 SST-040
750 MW
250 MW
250 MW 175 MW
380 MW
50 MW 10 MW
20 MW
100 MW 65 MW
250 MW 150 MW
*) currently no development
Turbines mono-étagées Frankenthal
Turbines multi-étagées
Détails de la conception
Rendement et points forts
Mono-étagées Multi-étages
1 à 2 étages Aubes à action
Conception suspendue Réducteur intégré
Controlled extraction Bleed/admission steam
Quick start-up capability
Rendement limité Availability
flexibility Easy maintenance
Multiple stages Impulse/reaction blades
Entre les paliers Réducteur distinct
Controlled extraction Bleed/admission steam
Préchauffage et vireur nécessaires
Up to 15% higher than single stage
High efficiency
Soutirage contrôlé Contrôle d’admission/de soutirage
Fonction de démarrage rapide
Étages multiples Aubes à impulsion/réaction
Soutirage contrôlé Contrôle d’admission/de soutirage
Disponibilité
Flexibilité Facilité d’entretien
Jusqu’à 15 % supérieur aux turbines mono-étages
Rendement élevé
Turbines à vapeur Comparaison mono-étagées multi-étagées
Turbines mono-étages <12MWe Plage de puissance
SST-040 0,3
SST-111 12
SST-050 0,75
SST-060 6
SST-110 7
Modèle Puissance fournie (MWe) 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,5 12 11
Tandem
Tandem
Puissance (MW)
Tandem
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Turbine multi-étages classique
• Entraînements mécaniques • Cogénération • Biomasse • Valorisation énergétique des déchets • Récupération de chaleur
SST-050 / SST-060
SST-110 SST-040
SST-111
Turbines mono-étages <12MWe Turbines pré-étudiées offrant des solutions flexibles
Turbines mono-étages <12MWe nozzle group control
Turbines mono-étages <12MWe Plage de puissance
SST-040 0,3
SST-111 12
SST-050 0,75
SST-060 6
SST-110 7
Modèle Puissance fournie (MWe) 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,5 12 11
Easy integration in plant and
process Minimal foundation work due
Operation with ordinary steam parameters / minimized peripheral equipment necessary to small and compact design Pre-tested and ready for use
with only short times for erection and commissioning High reliability Simple operation which results
in low operating costs Competitive price in relation
to power output
Standardized Plug & Play
turbine
Turbines mono-étages<12MWe SST-040: 75 – 300kWe
Turbines mono-étages<12MWe SST-040: 75 – 300kWe
Turbines mono-étages <12MWe Plage de puissance
SST-040 0,3
SST-111 12
SST-050 0,75
SST-060 6
SST-110 7
Modèle Puissance fournie (MWe) 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,5 12 11
Turbine series SST-060 (AFA 4 + AFA 6 + AFA10) – up to 7 000 kW
Wheel size 4: up to 131 bara inlet; dry sat. - 530°C; exhaust cond – 29 bara; up to 3 MW Wheel size 6: up to 41 bara inlet; dry sat. - 450°C; exhaust cond – 11 bara; up to 5 MW Wheel size 10: up to 17 bara inlet; dry sat. – 400°C; exhaust cond – 1,2 bara; up to 6 MW
Manufacturers of Pumps, Compressors, Fans etc., Chemical & Petrochemical Plants/ Refineries,
Sugar / Palmoil, Wood / Paper, Electricity Supplier / Municipal Utilities, Smelters / Steel, IPP / Contracting / Engineering Groups, Food, Energy-from-Waste Plants, Ship / Offshore Installations.
Products:
Features: Customers:
SST-060 (version AFA 4 / AFA 6 / AFA10)
Turbine series SST-060 (CFR3 + CFR4 + CFR5) – up to 7 000 kW
Wheel size 3: up to 65 bara inlet; dry sat. - 480°C; exhaust 1-17 bara; up to 3 MW Wheel size 4: up to 65 bara inlet; dry sat. - 480°C; exhaust 1-17 bara; up to 5 MW Wheel size 5: up to 65 bara inlet; dry sat. - 480°C; exhaust 1-17 bara; up to 7 MW
Manufacturers of Pumps, Compressors, Fans etc., Chemical & Petrochemical Plants/ Refineries,
Sugar / Palmoil, Wood / Paper, Electricity Supplier / Municipal Utilities, Smelters / Steel, IPP / Contracting / Engineering Groups, Food, Energy-from-Waste Plants, Ship / Offshore Installations.
Products:
Features: Customers:
SST-060 (version CFR3 / CFR4 / CFR5)
Turbines mono-étages <12MWe Plage de puissance
SST-040 0,3
SST-111 12
SST-050 0,75
SST-060 6
SST-110 7
Modèle Puissance fournie (MWe) 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,5 12 11
Turbine series SST-110 (2 turbine casings, 1 gearbox) – up to 9 000 kW
up to 131 bara inlet; dry sat. - 530°C up to 95% controlled extraction; up to 29 bara Condensing in LP part; up to 9 MW
Chemical & Petrochemical, Wood, Paper, Electricity Supplier / Municipal Utilities, Smelters / Steel,
IPP / Contracting / Engineering Groups, Food, Energy-from-Waste Plants, Ship / Offshore Installations.
Features: Customers:
SST-110 (TWIN)
SST-110: Turbine vapeur pour cogénération ou production décentralisée
Boiler
Boiler Feed Water Pump
Main Condensate Pump
Steam to Process / District heating
Main Feed Water Tank
Deaerator
HP
G LP
SST-110 Turbo-Gen-Set Condenser
Applications: - Biomasse - Cogénération industrielle
Turbines mono-étages <12MWe Plage de puissance
SST-040 0,3
SST-111 12
SST-050 0,75
SST-060 6
SST-110 7
Modèle Puissance fournie (MWe) 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,5 12 11
SST-111 : hybride entre mono-étagée et multi-étagée
SST-111 : le meilleur compromis pour une puissance de 5 à 12MWe
Availability Flexibility
High efficiency on multi stage level
Multiple stages Impulse/reaction blades
Controlled extraction Bleed/admission steam
Quick start-up capability Easy maintenance
Disponibilité Flexibilité
Rendement élevé au niveau multi-étages
Étages multiples Aubes à impulsion/réaction
Soutirage réglé Vapeur d’admission/de soutirage
Fonction de démarrage rapide Simplicité d’entretien
Turbines mono-étages <12MWe SST-111
Turbines mono-étages <12MWe SST-111
Biomass (2 extract.)
Turbines mono-étages <12MWe SST-111 dans application biomasse
Turbines mono-étages <12MWe
Avantages des turbines mono-étages:
• Robustes
• Compactes
• Flexibles
• Fonctionnement à vapeur saturée
• Régime îloté
• Facilité d’opération
• Entretien limité
• Coût d’achat et de maintenance limités une bonne réponse aux contraintes des projets en Afrique
Turbines mono-étages <12MWe Références principales en Côte d’Ivoire
Turbines mono-étagées <10MWe: SIPEF 4 turbines vapeur (<10MWe) SOGB: 2 turbines vapeur (<10MWe) Palmci: 10 turbines vapeur (<10MWe) Palmafrique:
4 turbines vapeur (<10MWe) Société Ivoirienne de Raffinage (SIR)
4 turbines vapeur (<10MWe)
Portfolio Turbines à vapeur Des produits pour toutes les applications
12 MW
8 MW 0.75 MW
0.3 MW
7 MW 8.5 MW
1,200 MW 1,900 MW 1,900 MW
Pow
er G
ener
atio
n (5
0/60
Hz)
Gén
érat
ion
indu
strie
lle
Com
pact
app
.
SST-6000
SST-900
SST-8000 SST-9000
SST-5000 SST-4000* SST-3000
SST-700
SST-800 SST-600 SST-500 SST-400 SST-300 SST-200 SST-150
SST-111 SST-110 SST-100 SST-070 SST-050 SST-040
750 MW
250 MW
250 MW 175 MW
380 MW
50 MW 10 MW
20 MW
100 MW 65 MW
250 MW 150 MW
*) currently no development
Turbines mono-étagées Frankenthal
Turbines multi-étagées
Flexibles SST-500, SST-600 et SST-800
Semi-flexibles SST-700 et SST-900
Standardisées SST-200, SST-300 et SST-400
Pré-étudiées SST-010 à SST-110/120
Turbines multi-étages Gamme de produits Turbines industrielles
Modèle
SST-100
SST-200
SST-300
SST-400
SST-500
SST-600
SST-700
SST-800
SST-900
Double corps / Corps HP pour le réchauffage
Admission centrale
10 30 50 70 130
Mono-corps/Non-réchauffage Corps BP pour le réchauffage
Puissance [MW]
Double écoulement
165 bars 585 0C
140 bars 540 0C
165 bars 585 0C
140 bars 540 0C
30 bars 350 0C
140 bars 540 0C
120 bars 520 0C
110 bars 520 0C
65 bars 480 0C
Paramètres de vapeur
Entraîne-ment
mécan.
Person-nalisée 150+
Turbines multi-étages Gamme de produits Turbines industrielles
• Excellent comportement à charge partielle grâce à 4 ou 5 vannes de régulation
• Turbine axiale double corps : simplicité d’accès
• Revêtement intégral des aubes mobiles
• Rotor rigide (insensible aux vibrations)
• Brefs intervalles entre les révisions
• Contrats de service à long terme
• Présence mondiale
• Rendement élevé • Performances constantes et durables
• Durée de vie espérée de 35 à 50 ans
• Disponibilité élevée
• Norme de qualité (ISO 9001)
• Autres produits Siemens de haute
technicité disponibles (source unique)
• Conception éprouvée
• Consommation de vapeur garantie avec tolérance de fabrication nulle
Turbines multi-étages Principales caractéristiques de conception
Turbines multi-étages Turbine mono-corps SST-400
Présentation générale : Turbine à multiplicateur pour l’entraînement d’alternateurs ; conception compacte et flexible, avec degré élevé de standardisation pour les applications industrielles et de production d’électricité
Données techniques : • Puissance : jusqu’à 65 MW • Pression d’admission : 120 bars • Température d’admission : 520°C • Soutirage réglé : < 45 bars • Pression d’échappement : < 25 bars (condensation < 0,6 bar) • Vitesse de rotation : < 8 000 t/min
Caractéristiques : • Turbine à contre-pression / à condensation • Conception en semi-package, aubage à réaction • Modules de turbine pré-étudiés, périphériques modulaires • Soutirage unique / non réglé • Échappement radial ou axial (1,3 à 3 m²) • Veine de vapeur personnalisée
Turbines multi-étages Turbine mono-corps à admission frontale SST-600
Présentation générale : Turbine à multiplicateur ou à entraînement direct convenant aux entraînements mécaniques et d’alternateurs ; applications personnalisées pour les processus industriels et de production d’électricité les plus complexes Données techniques : • Puissance : jusqu’à 100 MW • Pression d’admission : jusqu’à 140 bars….. • Température d’admission : jusqu’à 540 °C • Vitesse de rotation : 3 000 à 15 000 t/min
Caractéristiques : • Turbine à contre-pression / à condensation • Aubage à réaction, conception en package • Modules de turbine standard, périphériques modulaires • Corps intérieur pour des paramètres élevés de vapeur d’admission • Avec ou sans soutirage réglé / non réglé • Possibilité d’injection de vapeur • Échappement radial ou axial (0,175 à 5,6 m²) • Conception hautement personnalisée
HP steam turbine
LP steam turbine
Gear box and
the lube oil unit
Generator
Condenser
Turbines multi-étages Exemple de fourniture
Turbines multi-étages Références principales en Côte d’Ivoire
Turbines multi-étagées >10MWe: Sucrivoire 1 turbine vapeur (~20MWe) Société Ivoirienne de Raffinage (SIR)
2 turbines à vapeur Westinghouse (~20MWe)
Portfolio Turbines à vapeur Des produits pour toutes les applications
12 MW
8 MW 0.75 MW
0.3 MW
7 MW 8.5 MW
1,200 MW 1,900 MW 1,900 MW
Pow
er G
ener
atio
n (5
0/60
Hz)
Gén
érat
ion
indu
strie
lle
Com
pact
app
.
SST-6000
SST-900
SST-8000 SST-9000
SST-5000 SST-4000* SST-3000
SST-700
SST-800 SST-600 SST-500 SST-400 SST-300 SST-200 SST-150
SST-111 SST-110 SST-100 SST-070 SST-050 SST-040
750 MW
250 MW
250 MW 175 MW
380 MW
50 MW 10 MW
20 MW
100 MW 65 MW
250 MW 150 MW
*) currently no development
Turbines mono-étagées Frankenthal
Turbines multi-étagées
Optimisation des coûts de maintenance des turbines à vapeur industrielles François-Xavier Dubois
Siemens Customer Day – 23 avril 2015
Principes de base
Stratégies de maintenance
Programme d'inspection et de révision
Étendue des inspections, révisions majeure et mineure
Table des matières
Conclusion
Plus grande disponibilité des équipements
Coûts de maintenance moins élevés
Efficacité optimale
Principes de base Objectifs de la maintenance
Maintenance Préserver ou rétablir un état ciblé
Surveiller l'état actuel
Inspection
Surveiller l'état actuel
Maintenance préventive
Préserver un état ciblé
Maintenance corrective / Réparation
Rétablir un état ciblé
Principes de base Types de maintenance
Principes de base But des inspections et des révisions
Améliorer la disponibilité et l'efficacité économique pour la période d'exploitation à venir
Observer/surveiller l'état actuel des turbines
Identifier et prévenir les défauts ou l'évolution de défauts connus
Réparation des défauts
Évaluation de la vie utile restante
Réalisation d'améliorations ou de modernisations
Source VGB R 115
Principes de base Probabilités de défaillance en fonction des heures de fonctionnement
Phase 1 Fonctionnement initiale ayant des perturbations aléatoires
Phase 2 Principale période de fonctionnement ayant une usure prévisible
Phase 3 Période d'augmentation des dépenses de maintien en vie
Principes de base
Stratégies de maintenance
Programme d'inspection et de révision
Étendue des inspections, révisions majeure et mineure
Table des matières
Conclusion
Le principal objectif de la maintenance est de réparer ou de remplacer des composants avant qu'ils ne tombent en panne pour éviter les dommages secondaires et les arrêts de longue durée !
Stratégies de maintenance Principal objectif
Tous les composants des turbines sont sujets à l'usure
Stratégies de maintenance Les motifs de la maintenance
Usure normale
Vieillissement
Corrosion
Rupture fortuite
Stratégies de maintenance
En cas de défaillance
Avantages + aucun coût de révision
Inconvénients - Coûts et durée de la réparation imprévisibles
Préventive
Avantages + haute disponibilité + arrêts programmés + pièces détachées commandées en temps utile
Inconvénients - Les révisions peuvent êtres trop précoces ou trop fréquentes
Périodique Conditionnelle
Avantages + coûts de révision minimes
Inconvénients
- coût de mesure, relevés et analyses de données - données mesurables ne fournissent pas d’informations sur tous les composants
Stratégies de maintenance
En cas de défaillance
Avantages + aucun coût de révision
Inconvénients - Coûts et durée de la réparation imprévisibles
Préventive
Avantages + haute disponibilité + arrêts programmés + pièces détachées commandées en temps utile
Inconvénients - Les révisions peuvent êtres trop précoces ou trop fréquentes
Périodique Conditionnelle
Avantages + coûts de révision minimes
Inconvénients
- coût de mesure, relevés et analyses de données - données mesurables ne fournissent pas d’informations sur tous les composants
Exemple: vibration sur un palier
Stratégies de maintenance
Temps
Vibrations
Inspection préventive
Principes de base
Stratégies de maintenance
Programme d'inspection et de révision
Étendue des inspections, révisions majeure et mineure
Table des matières
Conclusion
TEOH = Tact + ns x Ts
TEOH
Tact
ns
Ts
Source VGB R 115
= heures de fonctionnement équivalentes
= heures de fonctionnement réelles
= nombre total de démarrage (à chaud et à froid)
= heures de fonctionnement équivalentes pour un démarrage
Programme d'inspection et de révision Heures de fonctionnement équivalentes
Première mise en service
Inspection
Révision mineure
Révision majeure
heures de fonctionnement équivalentes
Programme d'inspection et de révision Programme d'inspection et de révision
Principes de base
Stratégies de maintenance
Programme d'inspection et de révision
Étendue des inspections, révisions majeure et mineure
Table des matières
Conclusion
Catégories
Inspection (12500 hf – 1 an 1/2)
Révision mineure (25000 hf - 3 ans)
Révision majeure (50000 hf - 6 ans)
Sans démontage !
essai de fonctionnement
vérification / comparaison des données de fonctionnement : - puissance - vibrations - temps d'arrêt - etc.
Test d’huile
Vérification des filtres
Inspection roulements dimensions extérieures alignement vannes d'urgence et de
commande inspection endoscopique
Démontage complet de la turbine, nettoyage et inspection de tous les composants présence de dépôts détérioration mécanique érosion / corrosion criques alignement dilatation, déformation évaluation de la vie utile
Étendue des travaux
Étendue des inspections, révision majeure et mineure Types de maintenance
Principes de base
Stratégies de maintenance
Programme d'inspection et de révision
Étendue des inspections, révisions majeure et mineure
Table des matières
Conclusion
Gestion de la stratégie
de maintenance
Training
Solution Service Complète
Modernisations & Upgrades
Performance, Fiabilité et Disponibilité
Technical Support
Field Service
Repairs & Overhauls Spare Parts
Service Portfolio
Étendue des inspections, révision majeure et mineure Pourquoi la maintenance ?
Avec un concept de maintenance idéal
Minimisation des temps d'arrêt
Prévention des arrêts non programmés
Optimisation des coûts de fonctionnement
Allongement de la durée de vie utile
Plus grande disponibilité et fiabilité
Plus grande efficacité de fonctionnement
Étendue des inspections, révision majeure et mineure Avantages
Des questions ?
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Contact Francois-Xavier Dubois Head of Steam Turbine and Distributed Generation Siemens n.v./s.a. PG ST & DG
Demeurslaan 132
1654 Brussels
Belgium
Phone: +32 253-4914
Fax: +32 253-62602
Mobile: +32 478 543388
E-mail: [email protected]