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Um einen verschleißarmen Betrieb sicherzustellen, ist ein dauerhaft belastbarer Ölfilm zwischen Lager und Welle nötig. Bild: iStock, Okea
Ölkühlung

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Immer gut geschmiert

Text: Uwe Weihe und Jürgen Venter, beide Kelvion
Um einen verschleißarmen Betrieb von Kraftwerksturbinen und -generatoren sicherzustellen, ist ein dauerhaft belastbarer Ölfilm zwischen Lager und Welle nötig. Dafür sorgt unter anderem eine effiziente Ölkühlung. Kühlsysteme mit doppelter Kapazität ermöglichen es, Wartungsarbeiten im laufenden Betrieb durchzuführen. Plattenwärmetauscher mit spezieller Bauart machen die Systeme trotz redundantem Aufbau kompakt.

Gleitlager gehören zu den wichtigsten Komponenten einer Turbine, denn sie stellen den ruhigen und vibrationsarmen Lauf über zahllose Stunden sicher. Damit sie ihre Aufgabe über eine so lange Zeit zuverlässig erfüllen können, ist neben einem ausreichenden Öldruck eine angemessen niedrige Öltemperatur erforderlich. Nur so ist gewährleistet, dass zwischen Lager und Welle ein ununterbrochen bestehender Ölfilm vorhanden ist.

Für die angemessene Temperatur sorgen Ölkühler, die das Öl von etwa 90 auf ungefähr 50 °C herunterkühlen, bevor es wieder in den Ölkreislauf gelangt. Diese Kühlsysteme basieren in der Regel auf Plattenwärmetauschern, da diese nur etwa ein Fünftel der Stellfläche beanspruchen, die ein Rohrbündelwärmetauscher gleicher Leistung benötigen würde. Plattenwärmetauscher haben über Jahrzehnte bewiesen, dass sie sich bestens für diese Auf- gabe eignen. Sie bieten eine hohe Kühlleistung bei geringer Verschmutzungsneigung und lassen sich einfach warten.

Kompakt trotz redundantem Aufbau

Dass diese Plattenwärmetauscher so kompakt sind, erleichtert den Bau redundanter Ölkühler. Bei ihnen sind wesentliche Komponenten doppelt ausgeführt. Diese Redundanz ist erforderlich, damit man den Ölkühler bei laufendem Kraftwerk warten und reinigen kann. Der Wechsel von dem einen auf den anderen Kühlkreis geschieht meist mit Hilfe manuell betätigter Drei- Wege-Ventile für den Öl- beziehungsweise für den Öl- und Kühlwasserkreislauf. Die manuelle Bedienung ist üblich, da Wartungs- und Reinigungsarbeiten nur selten erforderlich sind. Sowohl das Öl für die Gleitlagerschmierung als auch das Kühlwasser sind sauber, so dass in der Regel weder grobe Verunreinigungen noch ein Fouling (das Ausbilden von Biofilmen) im Wärmetauscher zu erwarten sind. Daher muss man nur etwa alle zwei bis drei Jahre den Kühler warten.

Gleichmäßige Verteilung

Nicht zuletzt von der Effizienz des Wärmetauschers hängt es ab, wie kompakt sich die Kühlanlage gestalten lässt. Diese Effizienz spiegelt sich im Wärmeübertrag wider. Der hängt unter anderem von den Materialien der Wärmetauscherplatten ab, aber auch davon, wie Plattenoberfläche und Anströmung beschaffen sind. Bei den von Kelvion für Kraftwerksölkühler verwendeten Wärmetauschern der NT-Serie führt eine verbesserte Wellung der Platten zu einer idealen Beströmung über die gesamte Breite, sodass überall ein guter Wärmeübertrag gegeben ist. Für eine gegebene Kühlleistung ist somit eine kleinere Gesamt-Wärmetauscherfläche erforderlich als bei Wärmetauschern anderer Bauart.

Mehr Effizienz mit kleineren Investitionen

Durch viele Längen- und Profilvarianten lassen sich die Wärmetauscher der NT-Serie dem Kühlbedarf flexibel anpassen, was kleine Abmessungen ermöglicht und letztlich die Investition in diese Hauptkomponente geringer ausfallen lässt als bei konventionellen Wärmetauschern. Weiterer Pluspunkt der Serie: eine einfache Handhabung bei Wartung und Reinigung. Bei der Montage bewirkt das selbstzentrierende Plattensystem, dass sich das Plattenpaket perfekt ausrichtet. Die Dichtungen sind exakt positioniert und bleiben daher länger funktionsfähig. Die Dichtungen benötigen keinen Kleber, was ein Auswechseln vereinfacht und beschleunigt. Wartungsarbeiten sind daher schnell ausgeführt, das Risiko einer falschen Montage ist gering.

Das Unternehmen liefert die Wärmetauscher als fertige Skids – hierbei sind die Wärmetauschern bereits inklusive der Drei-Wege-Ventile und den gewünschten Armaturen auf einem kundenindividuell bemessenen Rahmen vormontiert. Es gibt sie aber auch einzeln, sodass man sie in komplett aufgebaute Systeme integrieren kann.

Komplexe Dichtöl-Kühler

Noch anspruchsvoller ist die Ölkühlung bei Dichtöl-Kühlern, die das Öl von Labyrinth-Dichtungen an Generatoren kühlen und aufbereiten. Diese Dichtungen dienen dazu, das Innere des Generators gasdicht von der Umgebung abzuschirmen. Da für die interne Kühlung von Kraftwerksgeneratoren oft Wasserstoff oder (entsalztes) Reinwasser verwendet wird, kann das Öl durch dieses Kühlmedium verunreinigt sein. Daher sind die sogenannten
Seal-Oil-Kühler komplexe Anlagen, die Öl filtern und kühlen und ihm Wasser entziehen können. Bei Kelvion sind Dichtöl-Kühlsysteme als Komplettlösung erhältlich.

Die Seal-Oil-Kühler werden als komplettes Package auf Basis eines standardisierten Grundlayouts gebaut und können ebenso wie die Ölkühler für die Gleitlagerschmierung NT-Plattenwärmetauscher als Kernkomponente enthalten. Kühlleistung, Armaturenausstattung und Verrohrung werden kundenindividuell ausgeführt.

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