Instrumentierungsarmaturen für Kraftwerke

Sep 15, 2023

Vor der Auswahl der richtigen Armatur für Kraftwerksinstrumentierungsanwendungen muss vieles überprüft werden. Zu den Optionen gehören die Verwendung von Einzel- oder Doppelferrulen-Designs; Hitzevorschriften, Schmierung und Korrosionsbeständigkeit müssen ebenfalls berücksichtigt werden.

Wenn man über die verschiedenen Arten von Instrumenten spricht, die für den Betrieb eines Kraftwerks erforderlich sind, kann man leicht überfordert sein. Ein Teil dieses Gefühls beruht auf der Bedeutung, die die richtige Instrumentierung für die allgemeine Gesundheit und Produktion einer Anlage hat. Mit dieser Wichtigkeit sollte viel Liebe zum Detail einhergehen. Die Komponenten, aus denen die Instrumentierung besteht, müssen überwacht und auf einen Weg gebracht werden, der die Möglichkeit, dass andere Kräfte ihre Leistung negativ beeinflussen, bestmöglich ausschließt.

Ein Bereich, in dem die Instrumentierung in manchen Fällen verbessert werden kann, ist die Auswahl des optimalsten Armaturentyps. Es stehen zahlreiche verschiedene Optionen zur Verfügung, und es sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden, bevor man sich für die Armatur entscheidet, die den Anforderungen eines Kraftwerks am besten entspricht.

Sicherheit, Effizienz und Kosten sind entscheidende Faktoren bei der Auswahl der Instrumentenausrüstung. Wenn man ausreichend weiß, wie die einzelnen Anpassungsarten mit diesen Faktoren zusammenhängen, ist man bestens gerüstet, um die richtige Entscheidung zu treffen. In den meisten Fällen beginnt der Entscheidungsprozess mit der Feststellung, ob eine Einzel- oder Doppelklemmringverschraubung für den jeweiligen Anwendungsfall am sinnvollsten ist.

Sowohl die Einzel- als auch die Doppelklemmringverschraubungen sind seit mehr als 50 Jahren in der Branche vertreten. Aus verschiedenen Gründen, die meist mit der spezifischen Marktdurchdringung und Patentproblemen zusammenhängen, war die Doppelhülsenkonstruktion jedoch diejenige, die in der Kraftwerksinstrumentierungsbranche am stärksten dominierte (Abbildung 1). Man kann jedoch nicht mit Sicherheit sagen, dass diese Konstruktion diejenige war, die sich die meisten Anlagenbetreiber unabhängig voneinander gewünscht haben. Das Design selbst weist einige Probleme auf, die die Single-Ferrule-Verschraubung nicht aufweist. Beispielsweise gibt es einen großen Unterschied in der Montage.

1. Parker CPI/A-LOK-Instrumentierungsrohrverschraubungen sind als leckagefreie Verbindungen für Prozess-, Energie- und Instrumentierungsanwendungen konzipiert. Diese Einzel- und Doppelklemmringverschraubungen sind in einer Vielzahl von Größen und Konfigurationen erhältlich. Mit freundlicher Genehmigung: Parker Hannifin

Ein Faktor, der einen Anlagenbetreiber dazu veranlassen würde, eher zu einer Konstruktion mit Doppelhülse als zu einer Konstruktion mit Einzelhülse zu tendieren, ist die Zuverlässigkeit der Montage. Die grundlegende Logik besagt, dass die Wahrscheinlichkeit größer ist, dass ein Produkt falsch zusammengebaut wird, wenn die Montage komplizierter ist. Die meisten dieser Komplikationen sind auf die Tatsache zurückzuführen, dass es so viele Möglichkeiten gibt, diese falsche Montage zu erreichen. Tatsächlich gibt es 14 verschiedene Möglichkeiten, wie eine Instrumentenverschraubung mit Doppelklemmring falsch zusammengebaut werden kann. Andererseits gibt es lediglich zwei Möglichkeiten, eine Instrumentenarmatur mit einer Klemmhülse falsch zu montieren. Wenn eine Armatur falsch zusammengebaut und in Betrieb genommen wird, ergeben sich natürlich verschiedene Sicherheitsbedenken.

Heutzutage nennen viele Manager Sicherheit als wichtigstes Mitarbeiterziel. Daher ist es sehr typisch, dass Kraftwerke ganze Ausschüsse einzig und allein dafür einsetzen, die Sicherheit an die erste Stelle zu setzen und unnötige, vermeidbare Unfälle zu vermeiden.

Wenn neue Mitarbeiter im Kraftwerksumfeld eingestellt werden, absolvieren sie in der Regel eine erweiterte Sicherheitsschulung. Darüber hinaus sind aktuelle Mitarbeiter verpflichtet, regelmäßig (mindestens jährlich) an Sicherheitsschulungen teilzunehmen. Da neue Mitarbeiter weiterhin lernen, wie ein bestimmter Prozess, wie z. B. die Montage von Instrumentenarmaturen, am sichersten durchzuführen ist, ist es ein wesentliches Ziel, ihn einfach zu halten und mögliche Fehlerquellen zu eliminieren. Das nächste Sicherheitselement, das bei der Auswahl einer Instrumentenarmatur berücksichtigt werden muss, ist die Rückverfolgbarkeit des Wärmecodes des Teils.

Die Möglichkeit, den Wärmecode einer Instrumentenarmatur zu verfolgen, ist für die Aufrechterhaltung einer sicheren Kraftwerksumgebung von entscheidender Bedeutung (Abbildung 2). Wenn man all die unterschiedlichen Arten von Umgebungen berücksichtigt, in denen Instrumentierungsarmaturen zum Einsatz kommen, ist ein Kraftwerk eines der risikoreichsten, was vor allem auf die Art des Prozesses zurückzuführen ist: die Stromerzeugung. Aufgrund dieses Hochrisikostatus sollte die Einführung von Elementen wie Instrumentierungsarmaturen eine sorgfältige Übung sein, wobei jedes Teil über eine streng nachverfolgbare Wärmecodedokumentation verfügen muss.

2. Parker CPI/A-LOK-Fittings sind in verschiedenen Materialien erhältlich, darunter Stahl, Messing, Aluminium, Nickel-Kupfer, Hastelloy C, Alloy 600, Titan, 6Mo, Incoloy 625 und 825 sowie Edelstahl 316. Für nukleare und andere kritische Anwendungen sind Edelstahlarmaturen mit dokumentierter Rückverfolgbarkeit des Wärmecodes leicht erhältlich. Mit freundlicher Genehmigung: Parker Hannifin

Ein Ingenieur, der den Prozess entwirft, und/oder der Bediener, der dafür verantwortlich ist, dass alles reibungslos abläuft, müssen die Herkunft des Materials kennen. Dazu gehört auch der Ort, von dem das Material stammt und durch das es transportiert wurde. Alles, was in einem Kraftwerksumfeld in einen Prozess eingebracht wird, muss über eine solche Dokumentation verfügen. Jedes Versäumnis in diesem Bereich könnte zu einem vollständigen Ausfall des Systems führen, was zu unverhältnismäßig hohen Ausfallzeiten und letztendlich zu Umsatzeinbußen führen würde.

Es kann manchmal eine große Herausforderung sein, jede Komponente eines Prozesses ordnungsgemäß zu schmieren. Diese fortlaufende Initiative kann besonders schwierig sein, wenn es um viele kleine Teile geht. Dies ist bei der Diskussion von Instrumentierungsarmaturen nicht anders.

Sowohl Instrumentierungsanschlüsse mit Einzel- als auch mit Doppelklemmring erfordern eine Schmierung des Innengewindes der Mutter, um ein Festfressen zu verhindern. Dies liegt an der Edelstahlausführung der Beschläge. Allerdings gehen die beiden unterschiedlichen Designs diese Herausforderung typischerweise aus zwei unterschiedlichen Richtungen an.

Es ist bekannt, dass Verschraubungen mit einer Klemmhülse eine Beschichtung namens Molybdändisulfid, kurz Molybdän genannt, enthalten. Es besteht allgemeiner Konsens darüber, dass Molybdän aufgrund seiner Antifresseigenschaften die bessere Form von Schmierbeschichtungen für diese Anwendung ist. Im Gegensatz zu den Alternativen funktioniert diese Beschichtung bekanntermaßen sehr gut in korrosiven Umgebungen und Umgebungen mit hohen Temperaturen. Moly sorgt für überlegene Temperaturwerte und ermöglicht aufgrund seiner Beschaffenheit während der Lebensdauer der Armatur mehr Nachfertigungen ohne zusätzliches Drehmoment.

Ein wichtiger Gesichtspunkt für Entscheidungsträger ist schließlich die Korrosionsbeständigkeit bzw. das Fehlen einer Korrosionsbeständigkeit der Armatur. Wenn die Instrumentierung einer Anlage durch Korrosion beeinträchtigt wird, kann die Anlage häufig nicht den optimalen Strom erzeugen. Noch schlimmer ist jedoch, dass Korrosion zum Totalausfall der Anlage in der Anlage führen kann. Oben erwähnt ist die exorbitante Menge an Einnahmen, die aufgrund einer ungeplanten Schließung oder eines Ausfalls potenziell verloren gehen kann. Eine der Hauptursachen für solch ein schmerzhaftes Ereignis ist der Geräteausfall aufgrund von Korrosion.

Wenn Korrosion nicht behandelt oder geplant wird, kann sie dazu führen, dass sowohl Geräte als auch angrenzende Geräte nicht mehr funktionsfähig sind. Die Notfallwartung/Austausch der Ausrüstung, die durchgeführt werden muss, um die Anlage wieder voll funktionsfähig zu machen, kann sehr schnell sehr kostspielig werden. Darüber hinaus berücksichtigt dies nicht den gesamten Umsatzverlust, der durch den Ausfall einer Anlage entsteht.

All diese unbeabsichtigten Folgen weisen darauf hin, dass innerhalb der Instrumentierung einer Anlage aktiv vor Korrosion geschützt werden muss. Daher muss bei der Auswahl des Einzelring-Designs, das für die Instrumentierungsarmaturen einer bestimmten Anlage am besten geeignet ist, die Korrosionsbeständigkeit berücksichtigt werden. Typischerweise ist bei Aderendhülsen die Vorderkante gehärtet (nur die hintere Aderendhülse ist bei einer Doppeladerhülsenkonstruktion gehärtet), um den Kompressionsgriff am Rohr für eine optimale Abdichtung zu vervollständigen, wodurch die Verschraubung vor Korrosion geschützt wird.

Korrosion tritt bei dieser Art von Anwendung in zwei Formen auf: prozessbedingt und äußerlich. Prozesskorrosion wirkt sich auf das aus, was durch das Rohr geleitet wird. Bei Kraftwerken gilt dies für Dampfbetrieb und Ammoniakeinspritzsysteme. Äußere Korrosion hingegen betrifft die Umgebung des Betriebs. Bei der Überprüfung der Spezifikation des Härtungsprozesses für in einem Betrieb verwendete Aderendhülsen muss besonderes Augenmerk auf das Material gelegt werden, aus dem die Aderendhülse hergestellt ist, um diese verheerenden, unbeabsichtigten Folgen zu vermeiden.

Die Auswahl des optimalen Ferrulendesigns für einen Betrieb ist ein entscheidender Schritt für Entscheidungsträger in Kraftwerken. Die Berücksichtigung des Ausgangsmaterials, der Rückverfolgbarkeit des Wärmecodes, der Schmierung und der Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit wird bei der Entscheidungsfindung hilfreich sein. Wenn Sie Zeit und Geld investieren, um dieses Puzzleteil richtig zu machen, können Sie den Betriebsleitern Stress, Ängste und vor allem Einnahmen ersparen. Das Einzelhülsen-Design bietet eine hervorragende Vibrationsfestigkeit und Temperaturkompensation, außerdem reduziert das Design die Anzahl der Passteile und vereinfacht die Montage. ■

– Greg Neneman ist Direktor für Geschäftsentwicklung bei Valin Corp. (www.valin.com), einem führenden Anbieter technischer Lösungen für die Branchen Technologie, Energie, Biowissenschaften, natürliche Ressourcen und Transport. Valin bietet personalisiertes Auftragsmanagement, Vor-Ort-Unterstützung vor Ort, umfassende Schulungen und angewandte Experten-Engineering-Dienstleistungen unter Einsatz von Automatisierungs-, Flüssigkeitsmanagement-, Präzisionsmess-, Prozessheizungs- und Filtrationsprodukten.

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