SwRI: Centro de Tecnolog?de Turbinas de Gas

Los ingenieros del Southwest Research Institute (SwRI) realizaron investigaciones coordinadas multidisciplinarias para determinar la causa ra?de las fallas y proporcionar direcci? las acciones correctivas. Las turbinas de gas operan a condiciones extremas, frecuentemente en el l?te del dise?e los ?bes, chumaceras y componentes de combusti?lo que significa que tales componentes tienen una vida ?limitada y tienen muchas probabilidades de presentar m?fallas que otras piezas menos estresadas.

• Los ?bes de secci?aliente suelen fallar por fractura intragranular (creep), oxidaci?fatiga por bajo ciclaje (LCF, por sus siglas en ingl? y fatiga por alto ciclaje (HCF, por sus siglas en ingl?. Los factores coadyuvantes suelen incluir el ataque ambiental, la corrosi?cargas c?icas, arranques excesivos o reconstrucci?nadecuada. Los ?bes de secci?aliente son aditamentos con vida ?limitada y requieren de reconstrucci? reemplazo a intervalos que dependen de la exposici??ica.

• Las chumaceras de rodillo utilizadas en turbinas de gas aeroderivativas suelen fallar por falta de lubricaci?contaminaci?el aceite, sobrecarga o  carga inferior (derrape), enfriamiento insuficiente y control de calidad de manufactura.  Las chumaceras son art?los con vida ?limitada y fallar?eventualmente.

• Los combustores o componentes de

  	Los ingenieros del SwRI determinan que se requiere de enfriamiento adicional en las piezas de  transici? de combusti?/td>

   combusti?allan por encendidos excesivos, control inadecuado del flujo de enfriamiento, inyecci?e agua para el control de NOx, patr?efectuoso de roc?de las toberas de combustible y por inestabilidades en la combusti?Muchos componentes de combusti?ambi?tienen una vida ?limitada.

T?camente, una investigaci?ara determinar la causa ra?de las fallas en ?bes se desglosan en una serie de pasos que involucran a distintas disciplinas de la ingenier?

• Investigaci?orense

• Examen metal?o

• An?sis mec?cos/t?icos

• An?sis de vibraci?or fatiga de alto ciclado

• An?sis de mec?ca de fractura

Con frecuencia, la primera evidencia de una falla suele verse rebasada por el da?onsecuencial, por lo que se requiere de una serie de pruebas y an?sis exhaustivos para aislar la causa ra?de la falla, antes de que puedan tomarse acciones correctivas. La investigaci?e otros componentes seguir?una serie de pasos similar.

• Investigaci?orense. Una investigaci?span>

  	Investigaci?orense de falla de ?be de compresor identifica da?nicial y subsecuente en componente.

   inicial del sitio de la falla resulta esencial para determinar el escenario de la secuencia de eventos m?probable - cu?componente fall? primero, c?fall?as trayectorias de las partes que fallaron y la secuencia del da?onsecuencial. La investigaci?ncluye la recopilaci? evaluaci?e los componentes de la turbina de gas que fall?ntrevistando al personal operativo y de mantenimiento y revisando los registros de operaci? mantenimiento. Los equipos de ingenier?del SwRI est?a disposici? corto plazo para trasladarse al sitio para recopilar informaci?antes de que los recuerdos se desvanezcan, de que ocurra un da?mbiental o que desaparezcan las piezas.

   

• Examen Metal?o. Se utiliza tecnolog?de punta para establecer las directrices para ex?nes m?profundos de la causa de la falla. El examen metal?o incluye la observaci? microsc?a para determinar el mecanismo y el sitio de inicio de la falla [LCF, HCF, falla termomec?ca (TMF), fractura intragranular (creep), corrosi?sobrecalentamiento, oxidaci?orrosi? Se realizan pruebas mec?cas y qu?cas para determinar si las propiedades del material cumplen con las especificaciones. Los recursos de inspecci?etal?a del SwRI incluyen microscopios electr?os y esc?rs ?cos (SEMs, por sus siglas en ingl?, etc., para identificar los modos de falla. El personal de ingenier? metal?a del SwRI se especializa en materiales, recubrimientos, soldaduras, an?sis de falla y evaluaci?e vida ?remanente de turbinas de gas.

TMF		Arrastre		Oxidaci?span>
El SwRI identifica los modos de falla utilizando el examen fractogr?co de gran aumento. Se muestran los modos de falla t?cos.

 

• An?sis Mec?co/T?ico. Los m?dos

  	An?sis de perfil de temperatura de ?be, basado en la corriente de flujo externo, el enfriamiento interno y el TBC.

  de prueba y an?sis del SwRI cuantifican las funciones de las fuerzas subyacentes de los ambientes de operaci?el componente en falla. Los perfiles de temperatura de los componentes de secci?aliente se definen como funciones de la temperatura ambiental, condiciones de operaci?flujo de enfriamiento, condici?el recubrimiento de barrera t?ica (TBC, por sus siglas en ingl?, etc. El esfuerzo constante de los ?bes rotatorios se basan en cargas centr?gas y conformadas y en los gradientes t?icos. El personal del SwRI tiene experiencia en el dise?e motores, en el an?sis de cargas t?icas basadas en el ciclo de Brayton y en los modelos aerodin?cos de flujo de l?a media, as?omo el an?sis de elemento finito y el modelado de din?ca computacional de fluidos (en ingl?. [Ver tutorial. (en ingl?]

   

  	Prueba de impulsos realizada por ingeniero del SwRI para predecir los esfuerzos oscilantes en operaci?/td>

• An?sis de Vibraci?or Fatiga de Alto Ciclado. Una extensa variedad de recursos para la evaluaci?e los esfuerzos vibratorios de piezas rotatorias est? disposici?n el SwRI, incluyendo la calibraci?elem?ica de esfuerzo rotatorio, an?sis de elemento finito y pruebas de impulso modal. Este ?o m?do combina las pruebas de impulso vibratorio estacionario con las predicciones de pulsaciones causadas por estelas del estator y la distorsi?el flujo. Las pruebas de pulsaciones pueden realizarse en los laboratorios del SwRI o en el sitio del cliente, utilizando equipo port?l. (Ver Tecnolog?de Auditor?de Vibraci?e ?abes del SwRI.)

   

• An?sis de Mec?ca de Fractura. La medici? estimaci?el espaciado entre las estr? de las grietas proporcionan un medio para estimar la vida ?por fatiga y la duraci?ajo condiciones da?s. En combinaci?on el conocimiento de la velocidad, la temperatura y otras condiciones de operaci?puede

  	Gran aumento (1000X o m? para medir el espaciamiento de estr? que se requiere al examinar la superficie de la fractura SEM.

   determinarse el tiempo real de la aparici?e la falla y los niveles de esfuerzo oscilatorio. ?tos pueden compararse con la falla experimentada y los niveles de esfuerzo deducidos de las pruebas de impulsos o del an?sis de elemento finito.

Si tiene alguna pregunta sobre tecnolog?de turbinas de gas o aseguramiento de dise?s?ase enviar un correo electr?o a Klaus Brun o llamar al (+210) 522-5449.