Elektrohydraulische Systeme für Turbinen

Elektrohydraulische Systeme für den Energiesektor stehen im Mittelpunkt einer aktuellen Mitteilung von Atos. Das Unternehmen setzt dabei auf individuell angepasste Lösungen zur Regelung von Prozessantrieben und Ventilen von Dampf-, Gas- oder Wasserturbinen. Zum Einsatz kommen laut Unternehmen digitale servoproportionale Wegeventile, Sicherheitsventile, Servopumpen oder Kolbenpumpen mit verstellbarem Fördervolumen. Die Systeme sind sowohl mit HLP-Mineralölen als auch mit synthetischen Flüssigkeiten oder schwer entflammbaren phosphorbasierten Fluiden ausgelegt.

Was leisten elektrohydraulische Systeme bei Prozessventilen? 

Prozessventile übernehmen in Energieerzeugungsanlagen die Steuerung des Flusses von Dampf, Öl, Wasser oder Gas. Dabei handelt es sich um große Kugel-, Schieber- oder Klappenventile. Aufgrund der hohen beteiligten Kräfte ist für ihre Handhabung die Leistung und Zuverlässigkeit der Hydraulik entscheidend.

Man unterscheidet zwei Arten von Prozessventilen: ÖFFNEN/SCHLIESSEN (ON/OFF) und REGELND. ON/OFF-Ventile werden durch Schwarz-Weiß-Magnetventile gesteuert. Regelnde Ventile arbeiten mit Servoproportionalventilen oder Achsenregelungssystemen, die Öffnung und Positionierung an den exakten Leistungsbedarf des Systems anpassen.

Eine präzise Positionsregelung ermöglicht laut Atos den Betrieb innerhalb des optimalen Betriebsbereichs. Dort werde der maximale elektrische Effizienzpunkt erreicht, was den gesamten Energieerzeugungsprozess ankurbelt. Für beide Ventiltypen stellt das Unternehmen industrielle und explosionsgeschützte elektrohydraulische Komponenten bereit, um Anforderungen in nicht klassifizierten ebenso wie in potenziell explosionsgefährdeten Bereichen zu erfüllen.

Wie werden Prozessventile im Notfall klassifiziert? 

Je nach Rolle im System und dem Risiko bei einem plötzlichen Stillstand werden Prozessventile nach ihrer gewünschten Reaktion auf unerwartete Ereignisse klassifiziert. Die Mitteilung nennt drei Varianten: FAIL CLOSED, bei der das Ventil vollständig schließt, FAIL OPEN, bei der das Ventil vollständig öffnet, und FAIL LAST, bei der das Ventil die zuletzt betätigte Position beibehält.

Atos entwickelt nach eigenen Angaben sowohl Einzelaggregate als auch Systeme mit redundanter Architektur. In diese integriert das Unternehmen hydraulische Sicherheitskomponenten gemäß internationalen Richtlinien und Anwendungsanforderungen. Zur Anpassung gehört außerdem die Auswahl der Versorgungsspannungen für Magnetventile. Vorgesehen sind Lösungen für netzgespeiste Anwendungen ebenso wie für den Betrieb mit Backup-Batteriepacks bei Stromausfall.

Elektrohydraulische Systeme für Turbinenregelung 

Für den Antrieb von Dampf-, Gas- oder Wasserturbinen bestehen Hydrauliksysteme zur Turbinenregelung in der Regel aus einer HPU (Hydraulic Power Unit). Diese stellt die für die Bewegungen der einzelnen Antriebe erforderliche Hydraulikleistung bereit.

Wie der Hersteller erklärt, erhöhen doppelte oder dreifache redundante Subsysteme die Systemsicherheit und die Wartungsfreundlichkeit. Dadurch könne die Turbine selbst bei Ausfall einzelner kritischer Komponenten während des Vollbetriebs kontinuierlich betrieben werden.

Zur bedarfsgerechten Bereitstellung von Hydraulikleistung kommen Verstellkolbenpumpen oder zunehmend Servopumpen mit bürstenlosen Motoren zum Einsatz. Sie liefern die exakte Durchflussmenge, die zur Versorgung des Energieerzeugungssystems benötigt wird. Das optimiere den Energieverbrauch und mache die Hydraulikaggregate zu umweltfreundlichen Einheiten, so Atos.

Warum sind Fluid- und Dichtungswahl entscheidend? 

Hydraulische Regelungssysteme erfordern laut Atos in vielen Fällen spezielle feuerbeständige synthetische oder phosphorbasierte Hydraulikflüssigkeiten. Gründe dafür sind unter anderem hohe Betriebstemperaturen bei Dampfturbinen oder die Platzierung in klassifizierten Bereichen bei Gasturbinen.

Atos stattet seine elektrohydraulischen Systeme dafür mit FKM-Dichtungen aus, die für diese Flüssigkeiten geeignet sind. Bei der Nutzung von Luftfahrtflüssigkeiten kommen demnach auch EPDM-Verbindungen zum Einsatz. Für sehr kalte Umgebungen sind zudem Dichtungen mit speziellen Verbindungen und Edelstahlkomponenten vorgesehen, die bis zu -60°C betrieben werden können.

Was ist der Kern der Atos-Expertise? 

Atos verweist auf eine langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Fertigung einzelner Hydraulikkomponenten. Diese Kompetenz ermögliche die Realisierung hochentwickelter, leistungsstarker Hydrauliksysteme zur Turbinenregelung in Kraftwerken. Als Grundlage nennt das Unternehmen ein breites Produktportfolio für Industrie-, Ex-Schutz- und Edelstahlanwendungen. Dazu zählen Servopumpen, Verstellpumpen, Sicherheitsventile, Servoproportionalventile, Servozylinder mit integrierten Sensoren sowie Achs- und p/Q-Regelungen.

Wörtlich heißt es in der Mitteilung: „Wer könnte zuverlässige und effiziente Hydrauliksysteme besser entwickeln als ein Unternehmen, das die Kernhydraulikelemente selbst entwirft und fertigt?“ Weiter erklärt Atos: „Dieses tiefgreifende Know-how stellt sicher, dass die Hydraulikaggregate von Atos streng nach Kundenspezifikationen ausgelegt werden.“ Aus der Kombination von Komponentenwissen und Systemkompetenz resultierten laut Hersteller eine optimierte Regelungsleistung und eine deutlich erhöhte elektrische Effizienz im Turbinenenergieerzeugungsprozess.

Quelle: Atos.