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8/12/2019 Over houl LM2500.docx

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TM2500Operator and Familiarization Training

Overhaul en la turbina LM2500

REVISIN MAYOR EN TURBINAS DE GASOVERHAUL EN LA TURBINA LM2500


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Por Alicia Garca RodriguezTcnico especialista en revisiones mayores LM2500

[email protected]

La turbina de Gas LM 2500 es una aeroderivada del GE CF6-6 motor aerodinmico, y

est presente en muchas plantas de cogeneracin. Adems de impulsar determinadasaeronaves, tambin forma parte del equipo de impulsin de algunos barcos, tanto civiles

como militares.


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La LM2500 est formada por un generador de gas y una turbina de potencia. Formanparte del equipo una bomba de aceite, sistema de suministro de combustible, las secciones

de aire de entrada y gases de escape, y el sistema de control. La potencia total es de

25MW, la velocidad de giro es de 6500 rpm y la eficiencia trmica es del 37% encondiciones ISO.

El generador de gas de la LM2500 consta de 16 etapas de compresin con una relacin18:1. Dispone de siete etapas de geometra variable, una cmara de combustin anular

con inyectores de combustible montados desde el exterior, y 2 etapas de turbina de alta,

refrigeradas por aire de alta presin que impulsa el compresor. La turbina de potencia

est formada por 6 etapas de baja presin que se impulsa por el generador de gas de altocaudal de gases de escape.

Indice:

1. Overhau en la LM25002. Razones para realizar un overhaul3. Fases de la revisin4. Tareas incluidas en el overhaul5. Repuestos necesarios6. Problemas habituales

1. Overhaul en la LM2500

La LM 2500 se somete a un overhaul o revisin segn condicin cuando se detecta enalgunas de las revisiones peridicas alguna avera, fallo, FOD (Dao por objeto extrao),DOD (Dao por un objeto desprendido). Las revisiones peridicas se realizan en funcin delas FFH (Factored Fired Hours), que es una forma de calcular el tiempo entreinspecciones, y que tiene en cuenta los arranques, las paradas de emergencia y las horas defuncionamiento. Estas revisiones son:

1. Revisiones Boroscpicas: Es una inspeccin visual donde se utiliza un instrumento ptico, el

boroscopio, para acceder a zonas como labes del compresor, cmara de combustin, labes de

turbina, segmentos distribuidores, termopares. Con estas inspecciones visuales se buscan daos,

averas o se confirman problemas detectados en otras pruebas.

2. Revisiones Espectromtricas del aceite: Prueba que nos indica los valores en tantas partes

por milln de metales disueltos en el aceite para comprobar si se estn degradando los materiales

de las zonas lubricadas.

3. Cambio de filtros: Se inspeccionan en busca de partculas.

4. Pruebas de vibraciones: Comprobacin de que estn dentro de los lmites y su evolucin con

el tiempo.


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5. Inspecciones oculares de todos los sistemas y del exterior de la turbina en busca de fugas,

grietas, piezas sueltas o flojas, etc.

6. Revisin y seguimiento de todos los parmetros del funcionamiento de la turbina,

comportamiento en arranques y paradas, llevando un histrico para ir viendo su evolucin.

Si durante la revisin boroscpica u otra de las pruebas/ revisin, se detectara un problemase adelanta la siguiente revisin para comprobar su evolucin ( si se mantiene dentro delmites o si empeora).

Si el defecto detectado es mayor o ha degenerado en avera se procede a la paradainmediata de la turbina para realizarle la revisin overhaul que consiste en la reparacin delmodulo afectado, revisin de todas la piezas desmontadas hasta llegar a la zona de la averay la realizacin de la revisin a las horas de funcionamiento hasta el momento que aconsejael fabricante que se le haga para garantizar una mayor eficacia, postergar la vida de laturbina, mejora de disponibilidad, fiabilidad y rendimiento.


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2. RAZN DE REALIZAR LA REVISIN OVERHAUL.

En revisiones overhaul los motivos son:

Reparacin de una avera detectada de un componente

Realizacin de una revisin por horas de funcionamiento aconsejadas por el

fabricante siendo el momento exacto elegido por el cliente segn sus necesidades

de produccin.

Inspecciones especiales: Realizndose en la pruebas inspecciones adicionales

dimensionales y de dureza. Realizacin de ensayos no destructivos por lquidos

penetrantes, radiografas.

a) Por sobre velocidad.

b) Sobrecalentamiento.

c) FOD y DOD.


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3. FASES DE LA REVISIN

Planificacin.

Desmontaje.

Limpieza.

Inspeccin, reparaciones, sustituciones y comprobaciones.

Montaje.


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Prueba Final.

Informe.

4. TAREAS INCLUIDAS EN EL OVERHAUL.

- Desmontaje hasta acceder a la partes afectadas en las revisiones peridicas

(boroscpicas, aceites, visual, vibraciones, parmetros.).

- Desmontaje de las partes a revisar segn la on condition de las horas de

funcionamiento aconsejable por el fabricante.

- Limpieza de todas las piezas para realizar la inspeccin de las mismas.

- Bsqueda de grietas por los mtodos de IPF (Por Lquidos penetrantes) o IPM

(Inspeccin por corrientes magnticas).

- Inspeccin dimensional si es necesario o lo requiere.

- Realizacin de revisin general o visual segn manual a todas las piezas desmontadas.

- Sustitucin de los elementos que por el tipo de reparacin requerida se sustituye por

no tener los medios para realizarla in situ. (ej.: Cmara de combustin, segmentos de

distribuidor, labes etc., Los cuales se mandan a reparar y luego se le devuelven al

cliente como repuesto).

- Sustitucin de todas la piezas de sustitucin forzosa como( tornillera daada, gasket,

oring, tab washer, tuercas en mal estado, tuercas auto frenables, seal ring, retaining

ring, retainers).

- Cambio de las piezas que estn fuera de limites segn manual o reparacin de las

mismas si son reparables y se tienen medios.

- Montaje de las piezas realizando las medidas o tomando las dimensiones que el

fabricante recomienda en funcin de las piezas inspeccionadas, reparadas y

cambiadas.

- Sustituir el aceite y limpiar el circuito de lubricacin.

- Sustituir filtros.

- Desmontaje de los accesorios comprobacin y revisin del historial de los parmetros

segn las horas de funcionamiento. Realizacin de prueba funcional si se requiere

(bomba aceite, bomba combustible, inlet gearbox, arrancador, control bateras).

- Revisin de sensores, transmisores y cableado.


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- Comprobacin estado inyectores y bujas. Sustituir si lo requiere.

- Comprobacin de labes o geometra variable y en su defecto realizar reglaje.

- Alineacin de la turbina de gas y la turbina de potencia.

- Revisin de los apoyos de la bancada, sistema de anclaje de la turbina, sineblocks.

- Estado de enclosure.

- Prueba Final. Si esta desmontada de la bancada se realiza en banco de pruebas y si

est montada se realiza en la bancada. Para comprobar que los parmetros estn

dentro de los lmites.

- Informe. De las zonas intervenidas, piezas sustituidas, reparadas, inspecciones

adicionales realizadas, medidas tomadas, parmetros de la prueba de banco.

- Si la turbina esta en taller proceder a guardarla en el contenedor, cerrarlo, y

presurizarlo para su posterior traslado.

5. REPUESTOS NECESARIOS.

Piezas de sustitucin forzosa (PRF)

Tornillera.

Piezas que se hayan detectado daadas a priori en revisiones boroscpicas odependiendo de la avera.

Se aconseja tener bujas, inyectores, cmara combustin, labes, etc.

5. PROBLEMAS HABITUALES DURANTE LA REVISIN OVERHAUL.

Los problemas ms habituales durante una revisin mayor suelen ser los siguientes:

No tener un distribuidor de material que te garantice en un plazo mnimo de tiempola entrega de piezas necesarias no previstas. Mala preparacin de los trabajos (falta de herramienta, falta de material y repuesto, falta

de utillajes). Realizacin en campo de tareas que deben realizarse en taller. No disponer de un centro reparador.


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Errores en la realizacin de los trabajos por falta de atencin o conocimientos

Retrasos provocados por el cliente.

Accidentes e incidentes.

Problemas en la puesta en marcha, por no seguir procedimientos, y supervisin insuficiente. La falta de utillaje o su mal estado. Mal estado de eslingas, gras, polipastos.

TURBINAS GENERAL ELECTRIC LM2500/TM2500

Interelectra ofrece el paquete de generacin elctrica con Turbinas General Electric. Estossistemas estn conformados principalmente por componentes aeroderivativos, lo que

asegura los ms altos estndares de calidad y confiabilidad. Por concepto, este tipo degeneradores pueden ser emplazados a diferentes alturas con respecto al nivel del mar. Estossistemas pueden ser estructurados para operar tanto en ciclo simple como en ciclocombinado, permitiendo este ltimo, optimizar las prestaciones del sistema completo degeneracin elctrica. General Electric es el lder mundial de sistemas aeroderivativos degeneracin elctrica basados en su amplia experiencia en el campo de la aviacin comercialy militar.

ESPECIFICACIONES:

Output (Shp):33,600

Specific Fuel Consumption (lb/shp-hr):0.373

Thermal Efficiency:37%

Heat Rate (BTU/shp-hr):6,860

Exhaust Gas Temp (F):1,051

Exhaust Gas Flow (lb/sec):155

Power Turbine Speed (rpm):3,600

Weight (lb):10,300

Length (m):6.52

Height (m):2.04


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TECHNICAL DATA

Design Features. The GE Energy LM2500 gas generators and gas turbine machines havethe following design features:

Inlet Section.Section consists of a bellmouth and bulletnose. The bellmouth contains aspray manifold for injecting liquid cleaning solutions into the compressor to removefouling.

Compressor. Single-rotor, variable stator 16-stage axial flow with overall pressure ratio of18-24:1. Rotor and stators are fabricated from titanium- and nickel-based alloys, the rotorbeing built up of three discs and three drums. Variable stators (Stages 1-6) are positionedby fuel pressure as a function of compressor-corrected speed and pressure ratio. Some ofthe compressed air is extracted for engine cooling; bleed air is available from thecompressor discharge. Materials are as follows: Stages 1-14 blades and Stages 1-2 vanesare Ti-6Al-4V; Stages 15-16 blades and Stages 3-16 vanes are A286. Stages 11-13 spool of

IN718. Compressor front frame of 17-4 PH; rear frame of IN718. For the LM2500+, a zerostage (Stage 0) has been added to the compressor to increase compressor airflow byapproximately 20 percent; it features wide-chord aeroengine-derived technology. Redesignof CF6-80C2/ LM6000 Stage 1 blades to wide-chord configuration will eliminate mid-spandampers. A CF6-80C2/ LM6000 rotor airfoil design is being added to Stages 2-3. Otherchanges include a new inlet guide vane assembly.

Combustor. The combustor is annular and consists of four major components rivetedtogether (cowl assembly, dome, inner skirt and outer skirt). It is fitted with 30 fuel nozzlesin individual swirl chambers, which may be removed externally. Walls are film-cooled byair introduced through small holes. Liners are Hastelloy X and Haynes 188 material;

transition duct is IN718, Rene 41, and Hastelloy X. The ignition system consists of twoignition units which convert the 15-volt, 60-Hz power to high voltage, feeding two high-tension leads and two igniters; it is used only during starting and is turned off once theengine reaches idle speed.

High-Pressure Turbine. Two axial-flow stages drive the compressor spool. Both stages ofthe HP turbine blades are cooled by compressor discharge air, which flows through thedovetail and through blade shanks into the blades. Stage 1 blades are cooled by internalconvection and impingement and external film cooling.Stage 2 blades are cooled by convection, with all of the cooling air discharged at the bladetips. Both stages of the HP turbine nozzle assemblies are convection and impingement air-cooled, and are coated to improve erosion, corrosion and oxidation resistance. The Stage 1nozzle is also film-cooled. Materials are as follows: Stages 1-2 blades and Stage 2 vanes areinvestment cast of Rene 80; Stage 1 vanes are X-40. Casing is a combination of IN718,Rene 41, Hastelloy X and Haynes 188. A major component of the high-pressure turbine isthe turbine midframe. It supports the aft end of the high-pressure turbine rotor and theforward end of the power turbine rotor. This frame provides a smooth diffuser for the flowof HPT discharge air into the power turbine.For the LM2500+, HPT rotor and stator components are being redesigned to reduce


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maintenance costs, and will include new materials for improved oxidation resistance. Stage1-2 contours are being optimized for higher flows.

Power Turbine. The power turbine, offered by GE and several distributors, consists of sixdiscs and integral spacers. The blades of all six stages contain interlocking tip shrouds forlow vibration levels and are retained in the discs by dovetails. Replaceable rotating seals,secured between the disc spacers, mate with stationary seals to prevent excessive gasleakage between stages.The power turbine stator consists of two casing halves, Stages 2 through 6 turbine nozzles,and six stages of blade shrouds. The Stage 1 nozzle is part of the turbine midframeassembly. Stages 2-6 nozzles have segments of six vanes each. Materials are as follows:Stages 1-3 vanes are investment cast Rene 77; Stages 4-6 are Rene 41. Casing is IN718,

blades are Rene 77, and discs are IN718. The turbine rear frame forms the power turbineexhaust flow path and supports the aft end of the GE power turbine and forward end of theflexible coupling. It also contains a bearing housing for the No. 7 ball and No. 7 rollerbearings. For the LM2500+, the power turbine was redesigned for the higher power output.Stages 1 and 6 blades are being optimized for aerodynamic efficiency. The rotor is beingstrengthened for the higher torque and potentially higher energy of the higher ratedmachine.

Accessory Drive Section. Consists of an inlet gearbox in the hub of the front frame, aradial drive shaft inside the six o'clock strut of the front frame, and a transfer gearboxbolted underneath the front frame. The starter, fuel pump and filter, main fuel control, lube

and scavenge pumps, and air/oil separator are mounted on the transfer gearbox.Fuel/Control Systems. These consist of a combination of a centrifugal and positivedisplacement fuel pump, a high-pressure fuel filter, a fuel control, two fuel shut-off anddrain valves, a fuel pressurizing valve, a fuel manifold, and 30 duplex fuel nozzles. Thefuel control system is a hydromechanical type that uses fuel as the servo fluid. The controlis the bypass type in which the excess fuel flow is bypassed back to the high-pressurepump. The bypass valve maintains a constant pressure differential across the fuel metering


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valve so that flow is directly proportional to the main valve opening. The control governsgenerator speed, compressor discharge pressure, and compressor inlet temperature, andschedules both the steady-state and transient fuel flow to maintain the set speed and preventover-temperature or compressor stall during acceleration or deceleration. It does not controlpower turbine speed. Power turbine speed, for any setting of gas generator speed, will vary

as a function of the load. The fuel control also schedules the movement of the compressorvariable stator vanes as a function of gas generator speed and compressor inlet airtemperature to maintain compressor efficiency and stall margin at all operating speeds.

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