AZ ÜZEMFENNTARTÁS MÛKÖDÉSI FELTÉTELEI 2.08 5.06
Energiatermelő kapacitások szervizháttere Tárgyszavak: erőmű; gazdaságosság; rendelkezésre állás; szervizszolgáltatás.
A brit Frost and Sullivan tanácsadó cég piackutatási tanulmánya szerint az erőművek üzemfenntartási szolgáltatásainak piacán dinamikus a fejlődés. A 2003. évi mintegy 3,13 Mrd dolláros összes bevétel 2010-ig várhatóan mintegy 4,33 Mrd dollárra nő.
Erőművek növekvő karbantartásigénye A 2030-ig terjedő előrejelzések számolnak az erőművek hasznos élettartamának meghosszabbításával, és azzal is, hogy a már ismert beruházási tervek szerint, valamint ezek kiegészítéseként új erőművi blokkokat helyeznek üzembe. Az előrejelzés azzal is számol, hogy a megújuló energiaforrások szerepe növekszik, és az atomenergia alkalmazásáról (bizonyos kompromisszumokkal) megegyezésre jutnak a támogatók és az ellenzők. A vázolt tendenciák mellett az energiatermelő kapacitások szervizháttere biztos piacra számíthat, erős érdekeltség van arra, hogy javuljon az erőművek rendelkezésre állása, csökkenjenek a környezeti terhelések. Nagy felkészültséget igényel az üzemfenntartó szervezetektől, hogy gazdaságosan termeljenek az évtizedekkel korábban üzembe helyezett erőművek is. Még nagyobb feladatokat adnak az egyre korszerűbb új berendezések, amelyek értékesítésében a kompletten kínált karbantartási szolgáltatások színvonalának és elérhetőségének kiemelkedő jelentősége van. Az Európai Unió országaiban az áramszolgáltatás növekvő liberalizálása hatással van az erőművek új struktúrájára, és ennek megfelelően súlypontváltozás következhet be a szervizháttérben is. Az üzemeltetők a megváltozott termelési feladataikhoz igazodva rendelnek karbantartást,
javítást, felújítást, kapacitásbővítést és más üzemfenntartó szolgáltatásokat szakvállalatoktól.
A külső közreműködés lehetőségei Egy 2004. júliusban kiadott tanulmány olyan tartós irányzatot mutat be, hogy a hőerőmű rutinjellegű gépkarbantartásainak mintegy 85%-át az üzemeltető saját szakembereivel oldja meg. Más a helyzet az általános javítás (nevezik nagyjavításnak vagy generáljavításnak is) feladataiban, amelyeket többnyire a gyártóművek közreműködésével végeztetnek el, különösen olyan nagyberendezések esetén, mint a kazán, a gőz- és gázturbina, a generátor stb. A megkérdezett 200 vállalati szakértő válaszai arra is utalnak, hogy a korábbiaknál élénkebb a szervizvállalkozások versenye, és a megrendelő erőművek több ajánlat összehasonlítása alapján hoznak döntést. Az üzemfenntartás egyes feladatainak árai annál áttekinthetőbbek, minél több összehasonlítható ajánlat érkezik a döntés-előkészítés időszakában. A következő 8 évben az erőművek üzemfenntartási munkái átlagosan évi 4,7%-kal növekedhetnek az előrejelzések szerint. Az Európai Unió irányelvet adott ki a kapcsolt áram- és hőtermelő gépcsoportok műszaki követelményeire. Ennek megfelelő nemzeti intézkedéseket készítenek elő, vezetnek be az emissziós jogokra, azok adásvételére vonatkozóan. Állami támogatásban részesítik az említett kapcsolt energiatermelő blokkok üzemeltetőit, valamint a decentralizált energiatermelés fejlesztéseit. Növeli az üzemfenntartás szolgáltatásainak keresletét az is, hogy szavatolni kell az üvegházhatású gázok vállalt csökkentését, és az EU országai hatékony gazdasági ösztönzőkkel gyorsítják meg az ezzel öszszefüggő alkalmazkodási folyamatot. Az eredetileg szén-, illetve olajtüzelésű erőműveket növekvő arányban állítják át földgáztüzelésre, és ez is lendületet ad az üzemfenntartás megrendeléseinek.
Az erőmű rendelkezésre állásának növelése – „intelligens üzemfenntartás” A 2010-ig terjedő időszakra szóló előrejelzés arra hívja fel a figyelmet, hogy a teljes szervizforgalomban jelenleg is nagy szerepet játszó gázturbinák részesedése mintegy 40%-ra nő. A spanyol és portugál
erőművek pl. nagyrészt gáztüzelésű egységekkel bővülnek, és az átlagosnál gyorsabb az ilyen technológia fejlődése a brit és az olasz energiaiparban is. Hasonló arányok jellemzik Észak-Amerika, a Közel-Kelet és Ázsia energetikai fejlesztéseit is. Terjednek a kombinált gáz- és gőzturbinás gépegységek. Lényeges az erőmű hatásfoka, de ennél is fontosabbnak minősül a rendelkezésre állás alakulása. Ez a törekvés előnyben részesíti az üzemeltető és a szerviz közötti hosszabb távú megállapodást, az ún. „intelligens üzemfenntartást”. A megállapodás nem korlátozódik az egyes gépegységekre (pl. a turbóegységre), hanem a teljes technológiai folyamatra kiterjed. A Siemens Power Generation, Erlangen szolgáltató például azt vállalja, hogy a karbantartott erőművi folyamatok rendelkezésre állása több mint egy százalékponttal nagyobb, a kiinduló helyzet mutatóihoz képest. Az üzemeltető számára ez jelentős gazdasági előnyöket nyújt. A nemzetközi összehasonlításban második Siemens Power Generation összes árbevételének mintegy 40%-át jelenleg is szervizmegrendelések alapján éri el. A következő években tovább növelhető ennek az üzletágnak az aránya. A német cég azzal is számol, hogy egyre kevesebb vállalkozás lesz abban a helyzetben, hogy ezeken a speciális erőművi területeken világszínvonalú felkészültséggel szálljon versenybe. Egy gázturbinához legjobban a fejlesztő és gyártó ért, a többi üzemfenntartó csak a gyártóval együttműködve képes ellátni a felújítás, bővítés komplex feladatait.
Becslés a karbantartási árbevétel alakulására Az erőművi berendezéseket gyártók számára jelenleg is fontos és a jövőben egyre nagyobb arányú a berendezések karbantartásával elérhető biztos árbevétel. Ez elősegíti a kapacitások jobb kihasználását. Öszszességében mintegy 50–60 Mrd euró nagyságú az említett szolgáltatások világpiaca. Ez sokkal nagyobb, mint ami az új erőművi berendezésekkel elérhető. Vonzó ez a piac a vezető berendezésgyártóknak (General Electric, Siemens, Alstom, Mitsubishi), de mások is megjelenhetnek a piaci versenyben. A német RWE áramszolgáltató által alapított RWE Solutions, Franfurt am Main társaság például komplett erőművi szervizszolgáltatást ajánl, bár semmilyen saját gyártóbázisa nincs. Összesen 370 fővel végzik a szolgáltatásokat.
A német karbantartók külföldi erőművekkel is intenzív kapcsolatot tartanak, pl. Oroszországban és a Közel-Keleten. A független szervizcégek szolgáltatásaira nagy rugalmasság és viszonylag alacsonyabb árszint jellemző, ami ajánlataikat versenyképessé teszi. Sok erőmű azt igényli a szervizvállalattól, hogy végezze el a helyi feltételeknek megfelelő átalakításokat, „méretre szabott” paraméterekkel és kiviteli jellemzőkkel. Különleges szakismereteket és felkészült munkatársakat igényelnek ezek az egyedi tervezési, kivitelezési, irányítástechnikai feladatok. A karbantartók feladata, hogy gyártsanak a már nem beszerezhető tartalék alkatrészekből (pl. turbinalapátokból), elvégezzék az erőmű konkrét helyi feltételeinek megfelelő műszaki vizsgálatokat, géppróbákat, javításokat és kiegészítéseket. Az EU-hoz 2004-ben csatlakozott országok erőműveiben is növekvő karbantartási igényeket kelt, hogy mielőbb teljesíteni tudják a korábbinál szigorúbb uniós biztonsági, környezeti stb. követelményeket. Ezekben a kelet-közép-európai országokban jelentős erőművi kapacitások várnak korszerűsítése, a hatásfok és a rendelkezésre állás európai átlagának utolérése érdekében.
Stratégia a működő erőmű korszerűsítésére Előrejelzések szerint az EU újonnan csatlakozó országaival együtt, 2020-ig összesen mintegy 300 GW erőművi kapacitás pótlására van igény. Ezekhez a szervizfeladatokhoz olyan felújítási, nagyjavítási projektek tartoznak, amelyek kellő ellátási biztonságot adnak, amíg a megfelelő nagyságú új erőművek üzembe helyezhetők. Az érintett, régebben létesítetett erőművek gőzturbináinak felújítása során, – az élettartam meghosszabbításán túl – a villamosenergiatermelés hatékonyságát javító fejlesztések is megvalósíthatók. Erre kiváló szemléltető példa a Jänschwaldében működő erőműben, az ún. Alstom-koncepció alapján végzett átalakítás. Ez a fejlesztés a következőkre irányul: – a turbina lapátozását a legkorszerűbb konstrukciós és kivitelezési megoldásokkal újítják fel, és ez megnöveli a hatásfokot, – az eddigi üzemeltetés során elhasználódott alkatrészek cseréje révén növelik a rendelkezésre állást, – a kritikus mechanikai igénybevételnek kitett alkatrészek helyére a legkorszerűbb szerkezeti anyagokból készített újakat szerelnek,
– szükség szerint új technológiákat alkalmaznak, amelyekkel növelhető a gépegység élettartama, optimális üzemeltetési viszonyok érhetők el, felszámolhatók az egykori konstrukció gyengeségei, jobban alkalmazkodhat a turbina az erőműblokk aktuális feltételeihez. A megoldás névadója, az Alstom Power Service társaság, amely ezzel a koncepcióval, példás eredménnyel végzi világszerte mintegy 541 turbina felújítását. A turbinák karbantartásának 57%-a saját kibocsátású gépcsoportra vonatkozik, a többit más gépgyártó tervei szerint állították elő, helyezték üzembe. A kilencvenes évek vége óta, az utóbbi 5 évben jelentős túlsúlyra jutottak a szervizfeladatokban a más cégek tervei szerint készült, elhasználódott turbinák. A teljes gépparkban 184 darab nagynyomású, 38 közepes nyomású, 286 kisnyomású turbina szervizellátását végzik, és a 33 felújított gép kombináltan tartalmaz nagy- és közepes nyomású fokozatot. A vállalatcsoport a világ 70 országában tevékenykedik, összesen 40 ezer főt foglalkoztat, az erőművi szervizszerződések 2003. évi értéke mintegy 7800 M EUR, ez a konszern teljes árbevételének 35%-a. A bevételben több mint 30% a turbinák és más komplett erőművi gépcsoportok aránya, és mintegy 34% a környezettechnológiáké és a kazánoké.
Turbinafelújítási koncepció Négy pillérre épül ez a turbinafelújítási koncepció: a gazdaságosság, a megbízhatóság, a rendelkezésre állás és a karbantarthatóság alapján. Angol jelöléssel ez a Eco/Ram (economic, reliability, availability, maintainability) koncepció arra épül, hogy minden lényeges feltételre kiterjedő elemzés készül az erőmű technológiai folyamataira. A felmért adatok alapján készülnek azok a műszaki javaslatok, amelyekkel a helyi feltételeknek optimálisan megfelelő felújítást előkészítik. Az Eco/Ram elemzőeljárás figyelembe veszi például az erőmű teljesítményére, hatásfokára, rugalmasságára vonatkozó korszerű megoldásokat, és mindezt összekapcsolja a karbantartás és az üzemeltetés költségeinek csökkentését eredményező változtatásokkal. A szervizfeladat induló lépése, hogy azonosítják a fenti modernizálási célokat, felmérve a konkrét lehetőségeket. Kialakítják a jóváhagyott céloknak megfelelő megoldási változatokat, és összeállítják a kivitelezés átfogó tervét. A műszaki tervváltozatok gazdasági értékelése alapján választják ki az optimális kiviteli terveket.
Az Eco/Ram elemző rendszer olyan hatékony előkészítő eszköz, amely révén viszonylag rövid idő alatt áttekinthetők a javasolt műszaki és egyben gazdaságossági paraméterek, amelyek az üzemeltetőnek felajánlhatók a gépcsoport korszerűsítése révén. Az elemző eljárás arra is választ ad, hogy a felújítás beruházási költségei milyen időtávon térülnek meg az egyes ajánlati változatokban, hogyan alakul az ún. nettó jelenérték. Vannak olyan erőmű-karbantartási ajánlatok, amelyek nagy potenciális eredményre vezetnek, több tízmillió eurós megtakarítás érdekében alig van szükség befektetésre, és a megtérülés legfeljebb egy év alatt várható. Olyan változatok is összeállíthatók, amelyekre viszonylag hoszszú megtérülési idő jellemző, de a 3-7 év alatt amortizálódó felújítási költség nélkül lényegesen nagyobb lenne az üzemeltető beruházási és egyéb kiadása. Alkalmazási példák • Az itt vázolt koncepcióval három éve dolgoznak már, és jelentős sikereket értek el. A referenciahelyek egyike Dél-Afrikában van, itt széntüzelésű erőmű karbantartásában összesen 6, egyenként 350 MW-os (Arnot telephelyű) blokkot újítottak fel. Sikerrel járt egy spanyol, 360 MW teljesítményű (Abono telephelyű) széntüzelésű és kohógázzal is fűtött erőműblokk felújítása. További referenciák: – barnaszén-tüzelésű, 600 MW-os (Neurath telephelyű) blokk, – gáztüzelésű 26 MW-os (Ibbenbüren telephelyű) blokk, – barnaszén-tüzelésű 500 MW-os (Jänschwalde telephelyű) blokk. • Egy szentpétervári gépgyárban (LMZ) készült a Vattenfall Europe Generation brandenburgi német társaság 500 MW névleges teljesítményű gépcsoportja, a kondenzációs gőzturbina 4 beömlésű. A turbinán egyszerű közbenső túlhevítő működött. Jänschwalde telephelyen 6 ilyen barnaszén-tüzelésű erőműblokk működik, öszszesen 3000 MW teljesítménnyel. Külszíni fejtéssel termelik ki az erőmű számára a barnaszenet. A kisnyomású turbinát korábban már korszerűsítették, 1993 és 1995 között, és 2003-ra ütemezték a nagynyomású fokozat (LMZ K-500-166 típus) felújítását. Az Alstom helyszíni felmérése alapján tettek ajánlatot a felújítás elvégzendő feladataira: – teljesen új belső turbinaházat és komplett belső blokkot terveztek,
– új turbinaforgórészt, korszerű szabályozókerékkel és gőzátvezetéssel, – megváltoztatták a gép tömítési rendszerét, – az állórészen olyan áttervezéseket végeztek, amelyek révén optimális alkatrészmegoldások, valamint kisebb áramlási veszteségek érhetők el, – az áttervezés megnöveli az üzemeltetés rugalmasságát. A háromdimenziós korszerű lapátozás és a gőzátvezetés tömítéseinek új megoldásai jelentősen növelték a nagynyomású turbinafokozat belső hatásfokát. Integrált fedőszalagokat helyeztek el a 3D-reakciónak megfelelően kialakított lapátozáson. Speciális alakítási, majd marási műveletekkel készítették el a lapátprofilt. Ezzel szükségtelenné váltak a korábbi lapátkonstrukcióban alkalmazott közdarabok. A szabályozókerék konstrukciója olyan, hogy a turbina forgórészére hegesztve, azzal integráltan működik. A merev kapcsolat révén elkerülték azokat az üzemeltetési gondokat, amelyek korábban, a részterhelés állapotában adódó egyenlőtlen terhelés során, főleg a gerjesztett rezgésekből adódtak. A felújítás eredményeként a nagynyomású fokozat hatásfokában 9,8 százalékpont, a két kisnyomású fokozatéban pedig 7 százalékpont volt a javulás. Ezekhez képest csak kisebb mértékben változtattak a közepes nyomású fokozaton, és ezzel a hatásfok 2,2 százalékpontos növekedését érték el. Az egyes blokkok pótlólagos teljesítménye ezekkel az intézkedésekkel mintegy 40 MW-nyi. A tervek szerint 2006-ban fejezik be ennek az erőműnek a felújítását, amely összesen 8 darab 500 MW-os blokk gőzturbináit érinti. Már befejezték a kisnyomású fokozatok felújítását, és a nyolcból 3 nagynyomású fokozatot is üzembe helyeztek. Ezekkel a korszerűsítésekkel, a megnövelt teljesítmény révén, évente összesen 110 000 t szén-dioxid-emisszió csökkentés érhető el, azonos szénfelhasználással. A felújítás mind gazdasági, mind környezetvédelmi szempontok alapján sikeres. A kalkulációk szerint 3 év alatt megtérülnek a korszerűsítés beruházásai.
Hosszabb távú szervizmegállapodások Az áramszolgáltatók nemzetközi versenye, a liberalizálás szélesítése létkérdéssé teszi, hogy az erőmű megbízhatóan, gazdaságos költségszinten tápláljon áramot a közműhálózatra. Ehhez igazodva alakítják
azokat a hosszabb távú szervizmegállapodásokat, amelyek több évre szavatolják a géppark biztonságos üzemeltetését. A Siemens Power Generation nagy figyelmet fordít a spanyol és portugál gépvásárlók szervizigényeire, hiszen az Ibériai-félsziget említett országaiban 10 erőműblokkot helyeztek üzembe, összesen 3800 MW teljesítménnyel. Olyan hosszabb távú programokat (long term programs – LTP) dolgoztak ki, amelyek átfogóan szabályozzák a gépgyártó, valamint az üzemeltető (tulajdonos) közötti együttműködés feltételeit. Az ilyen programok 12–18 év távlatra határozzák meg a karbantartási, javítási, felújítási feladatokat. Meghatározzák azokat a gázturbinákat, illetve kapcsolt gáz-és gőzturbinákat, amelyekre a szervizmegállapodásban kifejtett munkák vonatkoznak. A két fél között létrejött megállapodáshoz csatlakoztak a finanszírozó bankok, valamint az érintett biztosítótársaságok. A megállapodás kifejezi, hogy a vevő szempontjából nagy jelentőségű a kockázatok menedzselése, valamint az erőmű üzemeltetésének biztonsága. Hagyományos értelemben az ad alapot a biztonságos működésre, hogy a megállapodás időtartama alatt minden műszaki feladathoz rendelkezésre áll a gyártó felkészült szervize. A hosszabb távú program ezen túlmenően azt is szavatolja, hogy az üzemeltetéshez minden szükséges tartalék egységet megfelelő időben és a lehető legkedvezőbb gazdasági feltételekkel adnak át, szerelnek fel. A szervizháttér elősegíti, hogy az erőmű üzemeltetője a gépi berendezéseivel jobb teljesítményt érjen el, és az esedékes karbantartásokat, nagyjavításokat a jövőben optimálisan szervezze, szükség szerint módosításokat hajtson végre. Tapasztalat szerint lényegesen előnyösebb biztosítási feltételeket értek el a hosszú távú program révén, mint azok az üzemeltetők, amelyeknek ilyen megállapodásuk nincsen az erőmű karbantartására. Garancia van ugyanis arra, hogy a nem tervezett leállások viszonylag rövidek lesznek, a szervizpartner a lehető legrövidebb idő alatt szállítja a szükséges tartalék alkatrészeket, és az újraindítás érdekében elvégzik a megállapodás szerinti üzemfenntartási feladatokat. A felek a megállapodás birtokában hosszabb távon biztonsággal kalkulálhatnak a bevételekkel és kiadásokkal. A potenciális beruházók számára vonzók az ilyen pénzügyi feltételek. A banknak is előnyös ez a program, mert a kamatréssel hosszabb távon számolhat, a finanszírozott erőmű biztonságos partner, amely bevált technológiákkal hatékonyan és nagy rendelkezésre állással működik, tehát megőrzi fizetőképességét. A hitelt felvevő számára nagy előnyt jelent, hogy erre tekintettel kisebbek a
kockázati felárak mind a bankkal, mind a biztosítóval kötött hosszú lejáratú szerződésekben.
A kellő szakmai felkészültség igénye Már a nyolcvanas évek végén kialakultak az erőmű-üzletágban ehhez hasonló karbantartási megállapodások a Siemens gáz- és gőzturbinával működő erőműtelepeivel. Az USA-ban üzembe helyezett atomerőművi berendezésekre a 90-es évek közepén alakítottak ki ilyen programot. Érzékelték, hogy csak sokkal korszerűbb technológiákkal lehet megfelelni a költségeket leszorító éles verseny követelményeinek. Elsősorban a gázturbinákra vonatkoztak ezek a fejlesztési igények. A műszaki megoldások növekvő bonyolultsága már mind kevésbé tette lehetővé, hogy az erőművek üzemeltetői saját munkatársaikkal lássák el az üzemfenntartás kulcsfeladatait. Az európai erőmű-értékesítés lényeges feltétele az ilyen együttműködés. Világszerte több mint 200 Siemens gázturbinára jött létre mintegy 100 program az erőművek tulajdonosaival. Új állomásához ért el 2004 szeptemberében ez a hosszú távú program, amikor Kínában, első alkalommal 2 új gázturbinás gépegységre kötöttek ilyen szervizmegállapodásokat, 8, illetve 10 évre. A két erőmű öszszes beruházási értéke 80 millió EUR. Kína jelentős erőművásárló volt eddig is, Siemens-technológiára épül az ország 17 erőműve, több mint 14 GW összes teljesítménnyel. Power Diagnostics elnevezéssel új gépdiagnosztikai rendszert fejlesztettek, amely elősegíti az ilyen szervizmegállapodások sikerét. A felügyeleti adatok alapján olyan kedvező változásokat értek el, mint pl. – rövidebb kiesés mutatkozik az erőmű gépcsoportjainak nem tervezett leállása, illetve hálózatról való lekapcsolása miatt, – sokkal kisebbek a várakozási idők, amíg megkezdődik az üzemzavarok elhárítása, – a gépfelügyeleti intézkedéseket célzottan végezhetik, – pontosabban meghatározható, hogy a konkrét esetekben milyen tartalék alkatrészekre van szükség, milyen eszközöket és szakértőket igényel a feladat helyszíni megoldása. A társaság székhelyén a németországi Erlangenben, valamint az USA-ban, a floridai Orlandóban működtetnek Power Diagnostics Center elnevezésű távfelügyeleti központokat. Ezek folyamatosan, a nap 24 órájában fogadják az erőművek diagnosztikai adatait. Ebben a központ-
ban ügyeletet tartanak az erőmű és az üzemfenntartás felkészült szakemberei, valamint az informatikai szakértők. Ide futnak be a világ minden részéről az üzemviteli adatok, és elvégzik az előírt adatfeldolgozási, adatátviteli műveleteket. Az elemző és gépdiagnosztikai programok elősegítik, hogy a kialakuló rendellenesség első jelét időben és pontosan felismerjék, és megtehessék a szükséges hibamegelőző intézkedéseket. Ez az új eljárás meghosszabbítja a felügyelt gépegységek élettartamát, növeli a rendelkezésre állást. Tapasztalat szerint mind az üzemeltetés, mind a karbantartás kisebb költségekkel végezhető ilyen felügyeleti háttérrel. A Total Power Solution elnevezésű megállapodás abban különbözik az előbbi szervizmegállapodásoktól, hogy a Siemens az erőmű egészét átfogó szolgáltatást vállal, a saját gyártású gépegységeken túlmenően. Egy portugál erőművel kötöttek ilyen együttműködési megállapodást. A felügyelet kiterjed az erőmű teljes irányítástechnikai rendszerére. Ebben az erőműben két, egyenként 380 MW-os Siemens-gépcsoport működik. A Siemens világszerte 26 erőművel kötött szervizszerződést, ezek összes teljesítménye mintegy 10 000 MW. Összeállította: Gittlár Ferencné Irodalom Jopp, K.: Megamarkt Kraftwerksservice. = BWK Das Energie-Fachmagazin, 56. k. 11. sz. 2004. p. 6–7. Retrofit im Kraftwerk Jähnschwalde. Vorbild für Europa. = BWK Das EnergieFachmagazin, 56. k. 11. sz. 2004. p. 8., 10. Langzeit-Service-Verträge sichern Erfolg . Service inbegriffen. = BWK Das EnergieFachmagazin, 56. k. 11. sz. 2004. p. 12–13.
