ITMI20092346A1 - Metodo di manutenzione di una camera di combustione di un impianto a turbina a gas e telaio di montaggio di una piastrella di una camera di combustione - Google Patents

Description

“METODO DI MANUTENZIONE DI UNA CAMERA DI COMBUSTIONE DI UN IMPIANTO A TURBINA A GAS E TELAIO DI MONTAGGIO DI UNA PIASTRELLA DI UNA CAMERA DI COMBUSTIONEâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo di manutenzione di una camera di combustione di un impianto per la produzione di energia a turbina a gas e ad un telaio di montaggio di una piastrella di una camera di combustione.

Come à ̈ noto, la manutenzione degli impianti a turbina a gas prevede l’ispezione periodica, la riparazione e la sostituzione, dove necessario, delle coperture termoisolanti delle camere di combustione. L’integrità delle coperture termoisolanti ha un’importanza fondamentale, poiché, come à ̈ noto, all’interno delle camere di combustione si sviluppano temperature elevatissime, superiori ai 1000°C. Un isolamento termico imperfetto può evidentemente rivelarsi pericoloso per la macchina e per la sicurezza degli operatori all’interno dell’impianto.

Le coperture termoisolanti sono normalmente costituite da piastrelle quadrangolari di materiale refrattario, di alcuni decimetri di lato. Le piastrelle sono montate in modo amovibile in file mediante elementi di aggancio alla cassa della camera di combustione. Le piastrelle sono montate a stretto contatto fra loro, così da definire una parete sostanzialmente continua che garantisce un efficiente isolamento termico.

Dopo alcuni cicli di esercizio, può capitare che una o più piastrelle si distacchino dalla cassa e che le porzioni di cassa sottostanti alle piastrelle distaccatesi subiscano dei danneggiamenti dovuti al surriscaldamento. Normalmente il danno interessa anche gli elementi di aggancio delle piastrelle, i quali devono essere sostituiti.

Tuttavia, accade spesso che i danneggiamenti da surriscaldamento della cassa rendano impossibile la sostituzione degli elementi di fissaggio e, di conseguenza, la sostituzione della piastrella distaccatasi.

In questi casi viene normalmente effettuato il ripristino ottimale delle zone della cassa danneggiata ed il montaggio delle piastrelle mancanti. Per il ripristino della cassa della camera di combustione à ̈ generalmente necessario lo smontaggio della cassa ed il trasporto della cassa nelle officine predisposte alla manutenzione.

Oltretutto, lo smontaggio della cassa implica di effettuare anche la lunga e laboriosa operazione di sfilamento del rotore.

In sostanza, per la riparazione della cassa della camera di combustione il gestore dell’impianto à ̈ costretto a mantenere l’impianto inattivo per un periodo sostanzialmente lungo, come minimo di circa 20-30 giorni, con evidenti svantaggi da un punto vista economico.

È uno scopo della presente invenzione quello di fornire un metodo di manutenzione di una camera di combustione che sia privo degli inconvenienti qui evidenziati dell’arte nota; in particolare, à ̈ uno scopo del trovato quello di fornire un metodo di manutenzione semplice e veloce e che consenta di ripristinare il più velocemente possibile l’esercizio della camera di combustione.

In accordo con tali scopi, la presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo di manutenzione di una camera di combustione di un impianto a turbina a gas; la camera di combustione comprendendo una cassa ed una pluralità di prime piastrelle di materiale refrattario fissate alla cassa mediante elementi di aggancio, i quali impegnano rispettive facce laterali delle prime piastrelle;

il metodo comprendendo le fasi di:

- rimuovere elementi di aggancio;

- fissare alla cassa un telaio di montaggio provvisto di un elemento di connessione centrale;

- fissare centralmente una seconda piastrella all’elemento di connessione centrale del telaio di montaggio.

È un ulteriore scopo del trovato quello di realizzare un telaio di montaggio di una piastrella di una camera di combustione che sia semplice e veloce da utilizzare.

In accordo con tali scopi, la presente invenzione à ̈ relativa ad un telaio di montaggio per una piastrella di una camera di combustione di un impianto a turbina a gas; il telaio di montaggio essendo provvisto di almeno un foro passante per il fissaggio del telaio di montaggio alla cassa e di un elemento di connessione centrale per il fissaggio di una piastrella al telaio di montaggio.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

– la figura 1 à ̈ una vista schematica, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di una camera di combustione di un impianto per la produzione di energia elettrica a turbina a gas;

– la figura 2 à ̈ una vista schematica prospettica, con parti asportate per chiarezza, di un particolare della camera di combustione di figura 1;

– la figura 3 à ̈ una vista in pianta dall’alto, con parti asportate per chiarezza, di un secondo particolare della camera di combustione di figura 1 durante una prima fase del metodo di manutenzione della camera di combustione secondo la presente invenzione;

– la figura 4 à ̈ una vista in pianta dall’alto, con parti asportate per chiarezza, del particolare di figura 3 durante una seconda fase del metodo di manutenzione della camera di combustione;

– la figura 5 à ̈ una vista in pianta dall’alto, con parti asportate per chiarezza, del particolare di figura 3 durante una terza fase del metodo di manutenzione della camera di combustione.

In figura 1 à ̈ illustrata una camera di combustione 1 provvista di una cassa 2, la quale definisce un’area destinata alla reazione di combustione.

Preferibilmente, la camera di combustione 1 Ã ̈ di tipo anulare.

La cassa 2 ha una forma sostanzialmente anulare ed à ̈ provvista di un rivestimento interno 3, definito da una pluralità di piastrelle 4 di materiale refrattario disposte in colonne adiacenti.

Con riferimento alla figura 2, le piastrelle 4 hanno una forma quadrangolare e presentano scanalature 5 su facce laterali opposte 6. Le facce laterali opposte 6 sono adiacenti ad una faccia 7 rivolta verso l’interno della camera di combustione 1.

Le piastrelle 4 sono fissate ad una faccia interna 8 (visibile in figura 3) della cassa 2 mediante elementi di aggancio 9. Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, ciascuna piastrella 4 à ̈ fissata alla faccia interna 8 della cassa 2 mediante quattro elementi di aggancio 9.

Ciascun elemento di aggancio 9 à ̈ fissato alla faccia interna 8 della cassa 2 ed à ̈ provvisto di un corpo principale 10a.

Il corpo principale 10a à ̈ sostanzialmente una barra provvista, ad una prima estremità, di un foro di fissaggio 10b alla faccia interna 8 e, ad una seconda estremità, di una aletta 10c, la quale impegna, in uso, la rispettiva scanalatura 5 della rispettiva piastrella 4.

Quando, a seguito del distacco di una delle piastrelle 4, si verifica un danneggiamento da surriscaldamento della cassa 2, la camera di combustione 1 viene riparata in accordo al metodo di manutenzione secondo la presente invenzione.

Il metodo di manutenzione della camera di combustione 1 prevede sostanzialmente di rimuovere gli elementi di aggancio 9 della piastrella distaccatasi e di asportare l’eventuale materiale fuso e cristallizzato presente sull’area 11 della faccia interna 8 sottostante la piastrella distaccatasi, ad esempio tramite operazione di molatura.

Con riferimento alla figura 3, una volta effettuate queste operazioni, l’area 11 della faccia interna 8 risulta essere provvista di due scanalature 12 longitudinali, le quali erano originariamente destinate all’alloggiamento degli elementi di aggancio 9.

Il metodo prevede, successivamente, di realizzare un foro di aggancio 13 lungo ciascuna scanalatura 12, preferibilmente in una posizione sostanzialmente centrale della scanalatura 12 stessa, e di realizzare una pluralità di fori di raffreddamento 15. I fori di raffreddamento 15 sono in diretta comunicazione con un canale di raffreddamento (non illustrato per semplicità nelle figure allegate) lungo il quale scorre un fluido di raffreddamento, preferibilmente aria proveniente dal compressore. I fori di raffreddamento 15 sono disposti in modo tale da distribuire omogeneamente il fluido di raffreddamento lungo l’area 11 della faccia interna 8 per ottimizzare il raffreddamento della piastrella sostitutiva 4a.

Il metodo prevede, inoltre, di realizzare un foro centrale di raffreddamento 17, disposto sostanzialmente al centro dell’area 11 e connesso al canale di raffreddamento (non illustrato per semplicità nelle figure allegate).

Successivamente, il metodo prevede di realizzare fori 18 in corrispondenza delle estremità delle due scanalature 12 longitudinali e di fissare ai fori 18 quattro elementi di guida di flusso 19, i quali sono atti a guidare il flusso del fluido di raffreddamento evitandone la fuoriuscita in corrispondenza delle estremità delle scanalature 12.

Accanto a ciascun foro di aggancio 13 à ̈ presente un foro 20, il quale à ̈ il foro originariamente utilizzato per il fissaggio degli elementi di aggancio 9.

Con riferimento alla figura 4, una volta effettuate queste operazioni, il metodo prevede di fissare alla cassa 2 un telaio di montaggio 21.

Il telaio di montaggio 21 comprende un bordo esterno 22 avente una forma quadrangolare sostanzialmente identica a quella della piastrella 4 distaccatasi, ed un corpo centrale 23, il quale à ̈ fissato al bordo esterno 22 ed ha una forma sostanzialmente romboidale. Preferibilmente, il corpo centrale 23 à ̈ saldato al bordo esterno 22.

Il bordo esterno 22 presenta due appendici 25, ciascuna delle quali à ̈ provvista di un foro passante 26.

Il fissaggio del telaio di montaggio 21 avviene mediante l’avvitamento di due viti di collegamento 27 nei rispettivi fori passanti 26 del bordo esterno 22 e nei rispettivi fori di aggancio 13 (non visibili in figura 4).

Il bordo esterno 22 Ã ̈ inoltre provvisto, in corrispondenza dei quattro vertici, di canali di ricircolo 28 del fluido di raffreddamento.

Il bordo esterno 22 presenta, inoltre, quattro fori passanti 29 per l’alloggiamento di rispettivi distanziali 30, atti a mantenere una distanza predefinita tra la piastrella sostitutiva 4a e le piastrelle 4 adiacenti.

Il corpo centrale 23 del telaio di montaggio 21 à ̈ provvisto, inoltre, di un foro 31 principale, disposto in posizione centrale, e di una pluralità di aperture di raffreddamento 32, le quali consentono il passaggio del fluido di raffreddamento per raffreddare la piastrella sostitutiva 4a.

Con riferimento alla figura 5, il metodo prevede, a questo punto, di fissare centralmente la piastrella sostitutiva 4a al telaio di montaggio 21.

La piastrella sostitutiva 4a à ̈ provvista di un foro passante centrale 33.

Secondo una forma preferita di attuazione, la piastrella sostitutiva 4a à ̈ realizzata in materiale metallico, preferibilmente in lega di Nichel, ed à ̈ rivestita con materiale refrattario, preferibilmente con materiale ceramico.

La fase di fissare centralmente la piastrella sostitutiva 4a al telaio di montaggio 21 prevede sostanzialmente di disporre un elemento elastico (non illustrato per semplicità) intorno al foro 31 principale del telaio di montaggio 21, e di avvitare una vite centrale di fissaggio 34 al foro passante centrale 33 e al foro principale 31.

Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, l’elemento elastico à ̈ provvisto di una parte filettata, la quale à ̈ avvitata, in uso, al foro principale 31 del telaio di montaggio 21.

Preferibilmente, l’elemento elastico à ̈ un pacco di molle a tazza, premontato su banco in officina.

Il foro centrale di raffreddamento 17 provvede al raffreddamento della vite centrale di fissaggio 34.

Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, la vite centrale di fissaggio 34 ha una lunghezza tale da impegnare parzialmente, in uso, anche il foro di raffreddamento 17.

Il dimensionamento del foro centrale di raffreddamento 17 dipende, pertanto, dalla dimensione della vite centrale di fissaggio 34 (il foro centrale di raffreddamento 17 dovrà avere un diametro necessariamente maggiore della vite centrale di fissaggio 34) e dalle temperature a cui à ̈ sottoposta la vite centrale di fissaggio 34.

Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato il foro centrale di raffreddamento 17 ha un diametro di circa 17 mm.

Vantaggiosamente, il metodo di manutenzione secondo la presente invenzione prevede di ripristinare il più velocemente possibile la copertura termoisolante della cassa 2 della camera di combustione 4.

Se il danneggiamento da surriscaldamento dell’area 11 della cassa 2 sottostante la piastrella 4 distaccatasi non à ̈ particolarmente grave, il metodo secondo la presente invenzione consente di ripristinare velocemente la copertura applicando la piastrella sostitutiva 4a.

Il metodo prevede, infatti, di fissare centralmente una piastrella sostitutiva 4a ad un telaio di montaggio 21 a sua volta fissato alla cassa 2.

Spesso, il danneggiamento da surriscaldamento dell’area 11 non consente di riapplicare gli elementi di aggancio 9 normalmente utilizzati per il fissaggio delle piastrelle 4 refrattarie.

Inoltre, il fissaggio centrale della piastrella sostitutiva 4a direttamente alla cassa 2 non può essere effettuato per diversi motivi. Innanzitutto, il foro che dovrebbe essere effettuato nella cassa 2 dovrebbe avere dimensioni sufficienti per alloggiare la parte filettata del pacco molle e la vite centrale di fissaggio 34 della piastrella sostitutiva 4a. Nell’esempio qui descritto ed illustrato tale foro dovrebbe avere una dimensione minima di circa 52 mm. La realizzazione di un foro di tali dimensioni su una superficie già danneggiata da surriscaldamento risulta essere rischiosa, in quanto potrebbe provocare il cedimento della parete della cassa 2. Inoltre, la realizzazione di un foro di tali dimensioni provocherebbe una produzione elevata di trucioli che sporcherebbero l’interno della camera di combustione 4.

Il metodo qui descritto, quindi, consente di fissare una piastrella sostitutiva 4a in modo semplice, rapido, e sicuro, riducendo al minimo i tempi di blocco dell’impianto di produzione di energia.

Risulta infine evidente che al metodo di manutenzione della camera di combustione e al telaio di montaggio qui descritti possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall’ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di manutenzione di una camera di combustione (1) di un impianto a turbina a gas; la camera di combustione (1) comprendendo una cassa (2) ed una pluralità di prime piastrelle (4) di materiale refrattario fissate alla cassa (2) mediante elementi di aggancio (9), i quali impegnano rispettive facce laterali (6) delle prime piastrelle (4); il metodo comprendendo le fasi di: - rimuovere elementi di aggancio (9); - fissare alla cassa (2) un telaio di montaggio (21) provvisto di un elemento di connessione centrale (31); - fissare centralmente una seconda piastrella (4a) all’elemento di connessione centrale (31) del telaio di montaggio (21).
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di fissare alla cassa (2) un telaio di montaggio (21) comprende la fase di realizzare sulla cassa (2) una pluralità di fori di raffreddamento (15) per il passaggio di un fluido di raffreddamento.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui la cassa (2) à ̈ provvista di almeno una scanalatura (12); la fase di fissare alla cassa (2) un telaio di montaggio (21) comprendendo la fase di fissare alla cassa (2) almeno un elemento di guida (19) del fluido di raffreddamento alle estremità della scanalatura (12).
4. 4. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui la fase di fissare alla cassa (2) un telaio di montaggio (21) comprende la fase di realizzare sulla cassa (2) almeno un foro di aggancio (13) per fissare il telaio di montaggio (21) alla cassa (2).
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui il telaio di montaggio (21) presenta almeno un foro passante (26); la fase di fissare alla cassa (2) un telaio di montaggio (21) comprendendo la fase di avvitare almeno una vite di collegamento (27) al foro passante (26) e al foro di aggancio (13) della cassa (2).
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui la seconda piastrella (4a) comprende un foro passante centrale (33); la fase di fissare centralmente la seconda piastrella (4a) all’elemento di connessione centrale (31) del telaio di montaggio (21) comprende la fase di avvitare una vite centrale di fissaggio (34) al foro passante centrale (33) e all’elemento di connessione centrale (31) del telaio di montaggio (21).
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui l’elemento di connessione centrale (31) del telaio di montaggio (21) à ̈ un foro.
8. 8. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la seconda piastrella (4a) Ã ̈ realizzata in materiale metallico rivestito con materiale refrattario.
9. 9. Telaio di montaggio (21) per una piastrella di una camera di combustione (1) di un impianto a turbina a gas; il telaio di montaggio (21) essendo provvisto di almeno un foro passante (26) per il fissaggio del telaio di montaggio (21) alla cassa (2) e di un elemento di connessione centrale (31) per il fissaggio di una piastrella al telaio di montaggio (21).
10. 10. Telaio di montaggio secondo la rivendicazione 9, comprendente un bordo esterno (22) e un corpo centrale (23); il corpo centrale (23) essendo provvisto dell’elemento di connessione centrale (31).
11. 11. Telaio di montaggio secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui l’elemento di connessione centrale (31) à ̈ un foro.
12. 12. Telaio di montaggio secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui il corpo centrale (23) Ã ̈ provvisto di aperture di raffreddamento (32) per il passaggio di un fluido di raffreddamento.