Turbines Vapeur Industrielles

Bienvenue Siemens Customer Day 23 avril 2015

Turbines vapeur industrielles et concepts de maintenance

Siemens Customer Day 23 avril 2015

Turbines vapeur : le portfolio Franois-Xavier Dubois


Turbines 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 vapeur (MW)

1 500 U/min

3 000 U/min 500 1 900

150 1 200 130 - 700

Jusqu 240 100 - 220

100 180

150 130

100

65

10

Jusqu 140

3

340

12 7

5 1

Comparaison Package TG et TV fabrication client

Nouvelle TG : SGT-750 : 36 MWe

Nouvelle TV : SST-040 : 75 300 kW

!!! NOUVEAU !!! Modules ORC Siemens

Turbines vapeur & turbines gaz Le Portfolio

Notes: 1. Steam values are indicative only. Actual values depend on site configuration 2. Firing to 850C 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 Gaz de Cognration Production de vapeur par chaudires de rcupration

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

Grlitzer Maschinenbau-Anstalt 1992

Demag Delaval 2002

KK&K 2007

AEG Steam Turbines 1969

2010

Turbines vapeur Siemens Lhritage de 100 ans de technologie

Turbines 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 march

Portfolio Turbines 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)

Gn

rat

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-tages Frankenthal

Turbines multi-tages

Dtails de la conception

Rendement et points forts

Mono-tages Multi-tages

1 2 tages Aubes action

Conception suspendue Rducteur intgr

Controlled extraction Bleed/admission steam

Quick start-up capability

Rendement limit Availability

flexibility Easy maintenance

Multiple stages Impulse/reaction blades

Entre les paliers Rducteur distinct


Prchauffage et vireur ncessaires

Up to 15% higher than single stage

High efficiency

Soutirage contrl Contrle dadmission/de soutirage

Fonction de dmarrage rapide

tages multiples Aubes impulsion/raction

Soutirage contrl Contrle dadmission/de soutirage

Disponibilit

Flexibilit Facilit dentretien

Jusqu 15 % suprieur aux turbines mono-tages

Rendement lev

Turbines vapeur Comparaison mono-tages multi-tages

Turbines mono-tages

Tandem

Tandem

Puissance (MW)

Tandem

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Turbine multi-tages classique

Entranements mcaniques Cognration Biomasse Valorisation nergtique des dchets Rcupration de chaleur

SST-050 / SST-060

SST-110 SST-040

SST-111

Turbines mono-tages

Turbines mono-tages

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-tages

Turbines mono-tages

Turbine series SST-060 (AFA 4 + AFA 6 + AFA10) up to 7 000 kW

Wheel size 4: up to 131 bara inlet; dry sat. - 530C; exhaust cond 29 bara; up to 3 MW Wheel size 6: up to 41 bara inlet; dry sat. - 450C; exhaust cond 11 bara; up to 5 MW Wheel size 10: up to 17 bara inlet; dry sat. 400C; 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. - 480C; exhaust 1-17 bara; up to 3 MW Wheel size 4: up to 65 bara inlet; dry sat. - 480C; exhaust 1-17 bara; up to 5 MW Wheel size 5: up to 65 bara inlet; dry sat. - 480C; 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:


SST-060 (version CFR3 / CFR4 / CFR5)

Turbines mono-tages

Turbine series SST-110 (2 turbine casings, 1 gearbox) up to 9 000 kW

up to 131 bara inlet; dry sat. - 530C 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.


SST-110 (TWIN)

SST-110: Turbine vapeur pour cognration ou production dcentralise

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 - Cognration industrielle

Turbines mono-tages

SST-111 : le meilleur compromis pour une puissance de 5 12MWe

Availability Flexibility

High efficiency on multi stage level

Multiple stages Impulse/reaction blades


Quick start-up capability Easy maintenance

Disponibilit Flexibilit

Rendement lev au niveau multi-tages

tages multiples Aubes impulsion/raction

Soutirage rgl Vapeur dadmission/de soutirage Fonction de dmarrage rapide Simplicit dentretien

Turbines mono-tages

Turbines mono-tages

Biomass (2 extract.)

Turbines mono-tages

Turbines mono-tages


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)

Gn

rat

ion

indu

strie

lle

Com

pact

app

.

SST-6000

SST-900

SST-8000 SST-9000

SST-5000 SST-4000* SST-3000

SST-700



750 MW

250 MW

250 MW 175 MW

380 MW

50 MW 10 MW

20 MW

100 MW 65 MW

250 MW 150 MW




Flexibles SST-500, SST-600 et SST-800

Semi-flexibles SST-700 et SST-900

Standardises SST-200, SST-300 et SST-400

Pr-tudies SST-010 SST-110/120

Turbines multi-tages Gamme de produits Turbines industrielles

Modle

SST-100

SST-200

SST-300

SST-400

SST-500

SST-600

SST-700

SST-800

SST-900

Double corps / Corps HP pour le rchauffage

Admission centrale

10 30 50 70 130

Mono-corps/Non-rchauffage Corps BP pour le rchauffage

Puissance [MW]

Double coulement

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

Paramtres de vapeur

Entrane-ment

mcan.

Person-nalise 150+

Turbines multi-tages Gamme de produits Turbines industrielles

Excellent comportement charge partielle grce 4 ou 5 vannes de rgulation

Turbine axiale double corps : simplicit daccs

Revtement intgral des aubes mobiles

Rotor rigide (insensible aux vibrations)

Brefs intervalles entre les rvisions

Contrats de service long terme

Prsence mondiale

Rendement lev Performances constantes et durables

Dure de vie espre de 35 50 ans

Disponibilit leve

Norme de qualit (ISO 9001)

Autres produits Siemens de haute

technicit disponibles (source unique)

Conception prouve

Consommation de vapeur garantie avec tolrance de fabrication nulle

Turbines multi-tages Principales caractristiques de conception

Turbines multi-tages Turbine mono-corps SST-400

Prsentation gnrale : Turbine multiplicateur pour lentranement dalternateurs ; conception compacte et flexible, avec degr lev de standardisation pour les applications industrielles et de production dlectricit

Donnes techniques : Puissance : jusqu 65 MW Pression dadmission : 120 bars Temprature dadmission : 520C Soutirage rgl : < 45 bars Pression dchappement : < 25 bars (condensation < 0,6 bar) Vitesse de rotation : < 8 000 t/min

Caractristiques : Turbine contre-pression / condensation Conception en semi-package, aubage raction Modules de turbine pr-tudis, priphriques modulaires Soutirage unique / non rgl chappement radial ou axial (1,3 3 m) Veine de vapeur personnalise

Turbines multi-tages Turbine mono-corps admission frontale SST-600

Prsentation gnrale : Turbine multiplicateur ou entranement direct convenant aux entranements mcaniques et dalternateurs ; applications personnalises pour les processus industriels et de production dlectricit les plus complexes Donnes techniques : Puissance : jusqu 100 MW Pression dadmission : jusqu 140 bars.. Temprature dadmission : jusqu 540 C Vitesse de rotation : 3 000 15 000 t/min

Caractristiques : Turbine contre-pression / condensation Aubage raction, conception en package Modules de turbine standard, priphriques modulaires Corps intrieur pour des paramtres levs de vapeur dadmission Avec ou sans soutirage rgl / non rgl Possibilit dinjection de vapeur chappement radial ou axial (0,175 5,6 m) Conception hautement personnalise

HP steam turbine

LP steam turbine

Gear box and

the lube oil unit

Generator

Condenser

Turbines multi-tages Exemple de fourniture

Turbines multi-tages Rfrences principales en Cte dIvoire

Turbines multi-tages >10MWe: Sucrivoire 1 turbine vapeur (~20MWe) Socit Ivoirienne de Raffinage (SIR) 2 turbines vapeur Westinghouse (~20MWe)


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)

Gn

rat

ion

indu

strie

lle

Com

pact

app

.

SST-6000

SST-900

SST-8000 SST-9000

SST-5000 SST-4000* SST-3000

SST-700



750 MW

250 MW

250 MW 175 MW

380 MW

50 MW 10 MW

20 MW

100 MW 65 MW

250 MW 150 MW




Optimisation des cots de maintenance des turbines vapeur industrielles Franois-Xavier Dubois


Principes de base

Stratgies de maintenance

Programme d'inspection et de rvision

tendue des inspections, rvisions majeure et mineure

Table des matires

Conclusion

Plus grande disponibilit des quipements

Cots de maintenance moins levs

Efficacit optimale

Principes de base Objectifs de la maintenance

Maintenance Prserver ou rtablir un tat cibl

Surveiller l'tat actuel

Inspection

Surveiller l'tat actuel

Maintenance prventive

Prserver un tat cibl

Maintenance corrective / Rparation

Rtablir un tat cibl

Principes de base Types de maintenance

Principes de base But des inspections et des rvisions

Amliorer la disponibilit et l'efficacit conomique pour la priode d'exploitation venir

Observer/surveiller l'tat actuel des turbines

Identifier et prvenir les dfauts ou l'volution de dfauts connus

Rparation des dfauts

valuation de la vie utile restante

Ralisation d'amliorations ou de modernisations

Source VGB R 115

Principes de base Probabilits de dfaillance en fonction des heures de fonctionnement

Phase 1 Fonctionnement initiale ayant des perturbations alatoires

Phase 2 Principale priode de fonctionnement ayant une usure prvisible

Phase 3 Priode d'augmentation des dpenses de maintien en vie

Principes de base




Table des matires

Conclusion

Le principal objectif de la maintenance est de rparer ou de remplacer des composants avant qu'ils ne tombent en panne pour viter les dommages secondaires et les arrts de longue dure !

Stratgies de maintenance Principal objectif

Tous les composants des turbines sont sujets l'usure

Stratgies de maintenance Les motifs de la maintenance

Usure normale

Vieillissement

Corrosion

Rupture fortuite


En cas de dfaillance

Avantages + aucun cot de rvision

Inconvnients - Cots et dure de la rparation imprvisibles

Prventive

Avantages + haute disponibilit + arrts programms + pices dtaches commandes en temps utile

Inconvnients - Les rvisions peuvent tres trop prcoces ou trop frquentes

Priodique Conditionnelle

Avantages + cots de rvision minimes

Inconvnients

- cot de mesure, relevs et analyses de donnes - donnes mesurables ne fournissent pas dinformations sur tous les composants

Exemple: vibration sur un palier


Temps

Vibrations

Inspection prventive

Principes de base




Table des matires

Conclusion

TEOH = Tact + ns x Ts

TEOH Tact ns

Ts

Source VGB R 115

= heures de fonctionnement quivalentes

= heures de fonctionnement relles

= nombre total de dmarrage ( chaud et froid)

= heures de fonctionnement quivalentes pour un dmarrage

Programme d'inspection et de rvision Heures de fonctionnement quivalentes

Premire mise en service

Inspection

Rvision mineure

Rvision majeure

heures de fonctionnement quivalentes

Programme d'inspection et de rvision Programme d'inspection et de rvision

Principes de base




Table des matires

Conclusion

Catgories

Inspection (12500 hf 1 an 1/2)

Rvision mineure (25000 hf - 3 ans)

Rvision majeure (50000 hf - 6 ans)

Sans dmontage !

essai de fonctionnement

vrification / comparaison des donnes de fonctionnement : - puissance - vibrations - temps d'arrt - etc.

Test dhuile Vrification des filtres

Inspection roulements dimensions extrieures alignement vannes d'urgence et de

commande inspection endoscopique

Dmontage complet de la turbine, nettoyage et inspection de tous les composants prsence de dpts dtrioration mcanique rosion / corrosion criques alignement dilatation, dformation valuation de la vie utile

tendue des travaux

tendue des inspections, rvision majeure et mineure Types de maintenance

Principes de base




Table des matires

Conclusion

Gestion de la stratgie

de maintenance

Training

Solution Service Complte

Modernisations & Upgrades

Performance, Fiabilit et Disponibilit

Technical Support

Field Service

Repairs & Overhauls Spare Parts

Service Portfolio

tendue des inspections, rvision majeure et mineure Pourquoi la maintenance ?

Avec un concept de maintenance idal

Minimisation des temps d'arrt

Prvention des arrts non programms

Optimisation des cots de fonctionnement

Allongement de la dure de vie utile

Plus grande disponibilit et fiabilit

Plus grande efficacit de fonctionnement

tendue des inspections, rvision 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]

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