給水ポンプの設計をガス火力発電所の進歩に適合させる

Jul 14, 2023

断熱材のない給水ポンプ。 （画像出典：スルザー株式会社）

ガス タービン メーカーは、より大型で効率的なユニットを開発しましたが、長期的な信頼性と費用対効果を確保するには、高度な給水ポンプ (FWP) によってサポートされる必要があります。

Sulzer の入札 EMEA 責任者である Patrick Welz 氏は、通信事業者とメーカーがどのように連携してパフォーマンスと信頼性を最適化できるかを検討しています。

過去 20 年間にわたり、風力発電や太陽光発電によって供給されるエネルギーの量は増加しています。 これらの再生可能エネルギー源は断続的に電力を生成するため、コンバインドサイクル発電所などのより従来型の施設は、需要に見合った残りの出力を補う能力が必要になります。

同時に、ガスタービンのサイズも H クラスの登場により大型化しており、コンバインドサイクル発電所に設置して最大 1,600 MW を供給できます。 これらの設備の設計と構築は大仕事であり、費用対効果が高く信頼性の高いプロジェクトを確保するには、かなりの計画とエンジニアリングの専門知識が必要です。

需要に応える Hクラスガスタービンは、世界中で予想される需要の増加に応えるため、この装置の主要メーカー4社によって開発されました。 これに再生可能資源からのより大きな発電容量が組み合わされて、より堅牢な配電ネットワークが提供されます。 さらに、小型コンバインドサイクルプラントの既存技術も引き続き導入されています。

その結果、多くのガスタービンは継続的に稼働しなくなり、需要に応じて稼働するようになりました。 これは、毎日数回の停止/始動サイクルを意味する可能性があり、発電所内のすべての機器に新たな課題をもたらす可能性があります。

H クラス タービンの初期設計段階で、製造業者は、出力の規模が非常に大きいことと、需要の変化により、他の機器の一部で設計変更が必要になることに気づきました。 彼らは、スルザーなどのポンプメーカーと協力して、タービンの研究と並行して最適化されたポンプを開発する機会を利用しました。 このようにして、新しい H クラス タービンの発売準備が整ったとき、性能の要求に適合し、完全な発電ソリューションとして設置できるポンプやその他の機器の完全なスイートも用意されました。

ケーススタディ: 柔軟で効率的な運用サイズに関しては、給水ポンプは現場に送られ、発電所の構成に適合するように指定されています。 1 つのガス タービンが 1 つの蒸気タービンとともに動作する 1 対 1 ソリューションでは、通常、デューティ/スタンバイ配置で 2 つの FWP が存在します。 2 対 1 の配置では、3 つの FWP があり、そのうちの 2 つは通常の状態で動作し、1 つはスタンバイ状態になります。

H クラス ガス タービンを使用した最新の設備の 1 つは、英国のキードビー 2 にあり、そこでの 840 MW の発電所は世界で最も効率的な発電所の 1 つです。 クラス最高レベルの性能を達成するために、この発電所は多くの先進技術を採用しており、英国のエネルギー会社 SSE Thermal は世界中の主要な技術プロバイダーと提携して発電所の設計と建設を行っています。

シーメンス エナジーが施設で使用される新しいガス タービンを設計している間、スルザーはこの装置の性能要件の増大に合わせて製品範囲を強化していました。 実際、スルザーは、主要なガスタービンメーカーとの緊密な協力を通じて、キードビー2号に設置されたクラス初のMD給水ポンプを設計し、さまざまな運転条件に対応し、全体の効率を向上させました。

この発電所は 1 対 1 ソリューションを利用しており、スルザーの給水ポンプ構成が用途に最適なものとして選択されました。 設計のハイライトの 1 つは、油圧スラスト バランシング システムです。これには、極端な動作条件下でも長寿命となるように開発されたバランス ドラムとスラスト ベアリングが含まれています。 ベアリングと潤滑システムもこの用途向けに最適化されており、システム全体が頻繁な起動停止操作に伴う急激な温度変化の影響を受けません。

未来に向けた構築新しい複合サイクルプラントの設計と建設のプロセスは長くて複雑です。 エンジニアリング調達および建設 (EPC) 契約は、プロジェクトを予算内で遂行することを目的として、主要な設計側面をカバーします。 関係する多数のポンプに関しては、EPC は新しい機器がプロジェクトの仕様を満たしていることを確認します。

この規模のプロジェクトでは、複数の EPC が関与し、各 EPC にプロジェクトの特定部分の責任が与えられることがよくあります。 ただし、これは、給水ポンプの責任者が他の資産の作業チームと対話できないことを意味する可能性があります。 この障壁を取り除くことで、スルザーなどの専門ポンプ メーカーは、凝縮水抽出ポンプや冷却水ポンプなどの他のメイン ポンプ サービスとその他の補助ポンプを含む、より合理化されたソリューションを提供できるようになり、ポンプの調達と物流の節約が可能になります。プロジェクト。

さらに、ポンプの長期的な性能や全体的なライフサイクルコスト (LCC) についてはほとんど考慮されていないことがよくあります。 オペレータにとって、実証済みの信頼性とそれに伴う低いメンテナンスコストおよび最適な効率は、プラントの費用対効果の重要な要素となります。

最適化されたパフォーマンス MD ポンプは、世界最高の効率数値をサポートすることに加えて、メンテナンスを最小限に抑えるという目標にも貢献します。 たとえば、キードビー 2 のオペレーターは、ヨーロッパの HL クラスのガスタービンとしては初めてとなる 15 年間の長期サービス契約を結んでいます。 スルザーのポンプの設計特徴は、堅牢な構造と非常に低いメンテナンス要件により、業界をリードする可用性を提供します。

プラントのオペレータにとって、パフォーマンスと信頼性は非常に重要であり、これはサイト上のすべての資産に当てはまります。 プロジェクトの仕様と品質要件を満たすさまざまな製品を提供できるメーカーを選択すると、日常のメンテナンスとスペアパーツを簡素化する上で大きな利点が得られます。

さらに、主要なサプライヤーが製品の設計で協力している場合、互換性が保証され、より広範なプラントとの統合が簡素化されます。 最新世代のガス タービンでは、サポートするポンプ インフラストラクチャがこの用途向けに最適化され、完全にテストされていることがオペレータに保証されます。

調整されたアプローチ完全なポンプソリューションを提供するための設計専門知識を持つメーカーとより緊密に連携することで、大きなメリットが得られます。 たとえば、ポンプ資産周辺のインフラストラクチャの設計にポンプ メーカーを関与させることで、構造の設置面積とコストを最小限に抑えながら、ポンプの性能を向上させることができます。

タービンのサイズに関係なく、あらゆるガス火力発電所は、発電分野で経験豊富なポンプ メーカーから得られる設計専門知識の恩恵を受けることができます。 より緊密に連携することで、EPC はパフォーマンスと予算の目標を達成できる一方、オペレーターは長期的な信頼性と効率性を提供する最適化されたシステムを提供できます。

出典: スルザー株式会社