Eroosiokorroosion ja vesipisaraeroosion hallinta vastapaineturbiinissa

Abstract

Tässä diplomityössä tutkittiin Helen Oy:n voimalaitosten vastapaineturbiineissa esiintyneitä eroosiokorroosiota ja vesipisaraeroosiota. Työssä tutkittiin, kuinka turbiinin paisuntakäyrän sijainti Mollier-diagrammissa vaikuttaa materiaaliongelmien ilmenemiseen. Paisuntakäyrän sijaintia arvioitiin turbiinin tulohöyryn lämpötilan ja paineen sekä turbiinin vastapaineen avulla. Koska turbiinin vastapaineeseen vaikuttaa kaukolämpövesien lämpötilat, lämpötilojen ja vastapaineiden yhteyttä tutkittiin voimalaitosten prosessidatan perusteella. Vastapaineturbiinien paisuntojen lisäksi työssä selvitettiin eri höyryturbiinien materiaalien eroosiokorroosion ja vesipisaraeroosion kestoa.

Tutkimuksissa havaittiin, että Salmisaaren voimalaitoksen välipaineturbiinin paisunta kulkee vakavan eroosiokorroosioalueen läpi ja päättyy vesipisaraeroosion alueeseen. Koska turbiinin pesä ja johtosiipikiekot on valmistettu matalaseosteisesta hiiliteräksestä, eivät materiaalit ole kestäneet turbiinin höyryn paisunnan olosuhteita. Turbiinin johtosiipikiekoille ja pesälle suunniteltiin ja toteutettiin korjaukset, joiden avulla turbiinin materiaalien keston oletetaan paranevan. Salmisaaren voimalaitoksen välipaineturbiinin vertailuksi myös Vuosaaren ja Hanasaaren voimalaitosten vastapaineturbiinien peräpäitä tutkittiin. Vuosaaren välipaineturbiinin paisunnan havaittiin kulkevan välillä eroosiokorroosioalueen läpi, mikä oli havaittavissa Vuosaaren turbiinin materiaaleissa. Vuosaaren turbiinin pesä on valmistettu paremmin eroosiokorroosiota kestävästä materiaalista, eikä kuluminen ollut yhtä voimakasta kuin Salmisaaren turbiinissa. Hanasaaren välipaineturbiinin paisunta ei sijoitu materiaaleille vaativalle alueelle, mutta myös Hanasaaren turbiinin pesän peräpäässä havaittiin Salmisaaren ja Vuosaaren voimalaitosten höyryturbiinien vaurioihin verrattavia vaurioita. Hanasaaressa vauriot olivat muodostuneet vuosikymmenien aikana, eivätkä ne vaadi toimenpiteitä. Jokaiselle turbiinille määritettiin paisunnan rajakäyrä, joka minimoisi turbiinin materiaalien vaurioitumisen. Hanasaaren turbiinin tulohöyrylle ei tarvitse tehdä toimenpiteitä, mutta Salmisaaren ja Vuosaaren turbiinien tulohöyryjen arvoja suositellaan muutettavaksi, jos voimalaitoksen prosessi sen sallii.

Materiaalien kunnon lisäksi työssä selvitettiin turbiinin vastapaineen ja kaukolämpövesien lämpötilan yhteyttä. Turbiinin viimeisten väliottojen vastapaineisiin vaikuttaa kaukolämmön menoveden lämpötila ja kaukolämmön paluuveden lämpötila. Kaukolämmön menoveden lämpötilojen alentamisen yhteydessä vastapaineturbiinien viimeisten väliottojen paineita tulee tarkkailla.