Optimiertes Prüfverfahren für Wärmekraftwerke im Wechsellastbetrieb
Das Verbundforschungsprojekt Therri – Thermisches Ermüdungsrisswachstum – wurde nun erfolgreich abgeschlossen. Mit dem Ziel, ein optimiertes Prüfverfahren für Wärmekraftwerke im Wechsellastbetrieb zu entwickeln, startete TÜV Nord 2013 gemeinsam mit Partnern das Projekt. Durch das Projekt kann jetzt die Restlebensdauer von Anlagen besser und genauer berechnet werden, die wiederholt an- und abgefahren werden.
Das Prinzip ist klar: Biegt man eine Büroklammer immer wieder hin und her, so bricht sie irgendwann. Durch die Belastung ermüdet das Material. Das gleiche geschieht in größerem Maßstab durch zyklische Wärmebelastung in Kraftwerken und erfordert daher eine sachgemäße Prüfung.
Das bisher übliche Prüfverfahren für Kraftwerke ist allerdings auf einen Dauerbetrieb der Anlage ausgelegt. „In Zeiten, in denen Kraftwerke die Versorgungslücken regenerativer Energien auffangen müssen, ist ein Dauerbetrieb keine Option mehr“, so Axel Schulz, Diplomingenieur und Projektleiter bei TÜV Nord.
Das Problem für die Betreiber: Durch verringerte Laufzeiten sinkt der Umsatz, gleichzeitig steigen die Instandhaltungs- und Prüfkosten. Um letzteres zu ändern, entwickelten die Forschungspartner ein optimiertes Prüfverfahren für Anlagen mit Wechsellastbetrieb.
Das Resultat ist eine weiterentwickelte und angepasste bruchmechanische Schadenstoleranzanalyse. Im Steinkohlekraftwerk Rostock wurde diese bereits erfolgreich technisch erprobt.
„Die modifizierte Schadenstoleranzanalyse kann jetzt auch für zyklisch belastete, dickwandige Kraftwerkskomponenten anwendet werden“, erklärt Detlef Rieck, Fachreferent für Bauteilintegrität bei Encos, einer Tochter der TÜV Nord Group. „Um das Verfahren auf den thermisch belasteten Kraftwerksbereich zu übertragen, war diese Anpassung unbedingt notwendig.“
Dabei wird ein hypothetischer Anriss in einem Anlagenteil angenommen. Die Experten ermitteln dann, wie lang es dauern wird, bis dieser Riss eine rechnerisch kritische Größe erreicht und das Bauteil versagen könnte. Diese Zeitspanne bestimmt, wann die Kraftwerkskomponente wieder geprüft werden muss.
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