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Industrieforum: Generalüberholung eines Planetengetriebes VGB PowerTech 6 l 2017

Autor

Abstract

General overhaul of a Stoeckicht planetary gear train of a steam turbine during the annual revision

Increased vibration values were measured at a steam turbine in operation. Subsequent testing with video-endoscopy of the planetary gear unit showed signs of wear on some components. Within four weeks in total BRAUER Maschinen-technik AG from Bocholt dismantled the gear-box from the plant, completely overhauled it and put into operation after reinstallation. Damaged interior parts of the gearbox were re-placed during the overhaul. l

Generalüberholung eines Stoeckicht-Planetengetriebes einer Dampfturbine während des jährlichen StillstandesThorsten Pasz

Dipl.-Ing. Thorsten PaszBRAUER Maschinentechnik AG Bocholt, Deutschland

Während des Betriebes wurden an einer Dampfturbine erhöhte Schwingungswerte gemesen. Die anschließende Überprüfung mit Videoendoskopie des Planetengetrie-bes zeigte ersten Verschleiß an einigen Bauteilen. Durch die BRAUER Maschinen-technik AG wurde das Getriebe innerhalb von 4 Wochen aus der Anlage demontiert, generalüberholt und nach dem Wiederein-bau in Betrieb genommen (B i l d 1 ). Bei der Überholung des Getriebes wurden be-schädigte Innenteile erneuert.

Einleitung

Schnelllaufende Turbinengetriebe sind auf-grund der hohen Drehzahlen und der gro-ßen Leistungsdichte extrem beanspruchte Maschinenelemente. Eine Schwingungs-überwachung ist für solche Antriebe obliga-torisch. Schon leichte Unregelmäßigkeiten, zum Beispiel durch Verschleiß, führen sehr schnell zu erhöhten Schwingungen. Die Entwicklung der gemessenen Werte muss beobachtet und die Ursachen sollten festge-stellt werden. Ein plötzlicher Schaden kann durch Freiwerden der enormen kinetischen Energie verheerende Folgen haben.

Die bei der Schwingungsmessung festge-stellten Frequenzen können in der Praxis nicht immer den vorhandenen Bauteilen zugeordnet werden. Dafür gibt es vielfälti-ge Gründe. Unter anderem können kom-plexe hydrodynamische Prozesse das Schwingverhalten beeinflussen. Eine Über-prüfung des Getriebes mit einem Hochleis-tungs-Videoendoskop durch die Getriebe-experten der BRAUER Maschinentechnik AG kann unabhängig davon Aufschluss darüber geben, in welchem Zustand sich das Getriebe befindet, welche Teile Ver-schleiß zeigen oder bereits beschädigt sind.

Nach Feststellung von Mängeln wird mit dem Kunden ein Konzept für die Überho-lung des Getriebes erstellt, das sich in der Regel an den möglichen Maschinenstill-ständen orientiert.

Beschreibung des Krupp-Stoeckicht Turbinen-Getriebes

Im vorliegenden Fall handelte es sich um die Überprüfung eines Planetengetriebes nach dem Stoeckicht-Prinzip von einer Dampf-

Bild 1. Getriebe nach der Instandsetzung bei der BRAUER Maschinentechnik AG in Bocholt.

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VGB PowerTech 6 l 2017 Industrieforum: Generalüberholung eines Planetengetriebes

turbine mit 8.300 kW bei 8.600 U/min. Das Stoeckicht-Planetengetriebe (B i l d 2 ) hat eine Doppelschrägverzahnung und einen feststehenden Planetenträger. Das schnell-laufende innere Sonnenrad ist nicht gela-gert und über eine Zahnkupplung mit der Turbinenwelle verbunden. Die Hohlräder sind ebenfalls zum Lastausgleich über Zahnkupplungen beweglich mit der langsa-mer laufenden Generatorwelle (1.500 U/min) verbunden. Die Lagerung der 3 Plane-tenräder erfolgt über Gleitlagerachsen, die im Planetenträger montiert sind. Die Schmierung der Verzahnungen und Gleitla-gerachsen erfolgt über Drucköl.

Mit dem Aufbau des Getriebes wird konst-ruktiv eine optimale Leistungsverteilung der Verzahnung erreicht, im Hinblick dar-auf, dass auch ausgereifte Fertigungsver-fahren letztendlich Toleranzen unterlie-gen und Betriebsbedingungen veränder-lich sind.

Vorgehensweise

Neben der permanenten Schwingungs-überwachung sollten schnelllaufende Tur-binengetriebe regelmäßig einer visuellen Kontrolle unterzogen werden. Die Fachleu-te der BRAUER Maschinentechnik AG ver-wenden dafür ein mobiles Hochleistungs-Videoendoskop mit einer beweglichen Son-de, um auch schwer zugängliche Bereiche im Getriebe einsehen zu können. Da diese Art der Getriebe meist über kein Schauloch verfügen, das geöffnet werden kann, er-folgt die Videoendoskopie durch Zu- oder Ablauföffnungen des Schmieröls.Verschleiß oder erste Schädigungen kön-nen durch die Getriebeexperten frühzeitig erkannt und gegebenenfalls das weitere Fortschreiten beobachtet werden. Erfahre-ne Getriebefachleute können anhand von Verzahnungstragbildern, Fremdkörper-spuren und vielen anderen Anzeichen an-fängliche Schädigungen oftmals erkennen,

bevor diese mit Schwingungsamplituden auf eine Veränderung hindeuten.Anhand des Inspektionsberichtes mit kla-rer Handlungsempfehlung ist für den Kun-den ersichtlich, ob und gegebenenfalls wann eine Instandsetzung erforderlich ist. Gemeinsam mit dem Kunden kann eine Überholung des Getriebes strategisch so geplant werden, dass kein Produktionsaus-fall entsteht, zum Beispiel zeitgleich mit einer turnusgemäßen Turbinenrevision.

Durchführung der Instandsetzung

Abgestimmt auf den jährlichen Revisions-stillstand des Kunden wurden im Vorfeld alle Ersatzteile für eine kurzfristige Instand-setzung vorbereitet. Die Fertigung der dop-pelschrägverzahnten Getriebeteile, Zahn-kupplungen und innenverzahnten Hohlrä-der erfolgte auf Bearbeitungsmaschinen der neuesten Generation, um die erforderlichen Genauigkeiten für ein schnelllaufendes Tur-binengetriebe zu erreichen.Ein Team der BRAUER Maschinentechnik AG führte den Ausbau des Getriebes aus der Maschine, nach dem Herunterfahren der Dampfturbine, mit einem speziellen Werkzeugsystem durch. Anschließend er-folgte der Transport ins Werk nach Bocholt.Die Instandsetzung beinhaltete neben dem Austausch der Stirnräder, Zahnkupplun-gen, Hohlräder und Planetenachsen (B i l d   3 ) auch einen ausgiebigen Probe-lauf unter Teillast (B i l d 4 ). Nach erfolg-ter Prüfung der Temperaturen, des Schwin-gungsverhaltens, der Geräuschentwick-lung und des Schmierölkreislaufs wurde das Getriebe lackiert verpackt und zum Rücktransport verladen.Nach dem vom Kunden festgelegten Zeit-plan für die Turbinenrevision war ein Mon-tageteam vor Ort als der Turbinenläufer freigegeben wurde um zeitnah das Getrie-be zu installieren (B i l d 5 und B i l d 6 ). Aufgrund der hohen Anforderungen er-folgte die exakte Ausrichtung zwischen Dampfturbine und Generator mit speziel-len Messwerkzeugen.

Bild 2. Teilmontiertes Stoeckicht-Planetengetriebe.

Bild 3. Instand gesetztes Planetengetriebe mit neuen Teilen. Bild 4. Probelauf des instand gesetzten Getriebes.

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Rohrleitungen, Isolierungen und Anbau-teile mussten angebracht werden, bevor ein Aufheizen der Anlage möglich war. Das Hochfahren der Dampfturbine mit stei-gender Last wurde vom Montageteam be-gleitet und die Schwingungswerte dabei genauestens beobachtet. Das Ergebnis war ein deutlich geringeres Schwingungsni-veau als vor der Instandsetzung und das Getriebe wurde innerhalb des vereinbar-ten Zeitraumes wieder für den uneinge-schränkten Betrieb freigegeben.

Handlungsempfehlung für das Instandhaltungspersonal

Instandhaltungsleiter und Betriebsingeni-eure tragen eine hohe Verantwortung im Umgang mit Maschinen, insbesondere,

Bild 5. Einbau des Getriebes nach der Instandsetzung in die Anlage, Generatorseite.

Bild 6. Einbau des Getriebes nach der Instandsetzung in die Anlage, Turbinenseite.

wenn hohe Umfangsgeschwindigkeiten bei einem Bruch massive Folgeschäden verur-sachen können.

An schnelllaufenden Turbinengetrieben ist, wegen der extremen Beanspruchung und der schmierungstechnisch hochsen-siblen Getriebebauteile, eine permanente Überwachung dringend zu empfehlen. Großes Augenmerk sollte dabei, neben der Schwingungsüberwachung, auch auf Tem-peraturen, Öldrücke und Ölvolumenströ-me gelegt werden. Schon geringe Verände-rungen deuten meist auf Verschleiß oder Schädigungen hin.

Eine Inspektion mit Videoendoskopie durch speziell dafür geschulte Getrie- befachleute bringt Aufschluss darüber in  welchem Maße Schäden vorliegen. Er-

forderliche Maßnahmen oder eine zeitli-che Prognose für den Weiterbetrieb kön-nen durch die Ingenieure der BRAUER Maschinentechnik AG festgelegt werden. Reparaturstrategien mit Kostenplan geben dem Instandhaltungspersonal dabei wich-tige Entscheidungshilfen in technischer Hinsicht und für die Budgetplanung. l

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