Arabelle, nejvýkonnější parní turbína na světě

• Foto

Dlouhodobé partnerství společnosti Alstom s provozovateli jaderných elektráren demonstruje řada dalších příkladů: Koeberg, Jižní Afrika (2 × 1.000 MWe) vybudovaná v sedmdesátých letech; Ulchin, Jižní Korea (2 × 1.000 MWe) a z nedávnější doby Daya Bay (2 × 1.000 MWe) a Ling Ao (2 × 1.000 MWe) v Číně. Další příklady zahrnují Darlington v Kanadě (4 × 900 MWe), San Onofre ve Spojených státech (2 × 1.200 MWe) a zařízení Sizewell B ve Spojeném království (2 × 600 MWe).

Společnost Alstom poskytuje komplexní řadu zařízení strojoven pro jaderné elektrárny a dokáže splnit nejrozmanitější potřeby provozovatelů zařízení tím, že nabízí buď jednotlivé části, například turbíny, generátory, kondenzátory, čerpadla atd., nebo i celé strojovny. Firma dodává zařízení vyrobená na zakázku pro všechny typy civilních jaderných reaktorů (evropské, americké, japonské a v blízké budoucnosti i ruské) a je jediným subjektem na světě, který poskytuje komplexní řešení zahrnující vše, od návrhu a projektu zařízení přes výrobu až po integraci jednotlivých systémů přímo na stavbě.

Ve vysokotlaké části turbíny Arabelle™ pára expanduje pouze jedním směrem

Pracovníci kvality kontrolují vůle mezi rotorem a statorem nízkotlaké části

Jedinečná technologie turbíny Arabelle
Turbína Arabelle je srdcem jaderné technologie společnosti Alstom. Tato turbína „s poloviční rychlostí“, která je široce uznávána jako nejlepší na trhu, nabízí širokou výkonovou řadu 1 .000 až 1.800 MWe a využívá exkluzivní technologie svařovaného rotoru vyvinuté společností Alstom, používané u všech plynových a parních turbín. Tato technologie se vyznačuje optimální údržbou, sníženými náklady a zkrácenou dobou nutnou pro odstávky zařízení.

Extrakční difuzér IP výfuku v elektrárně Chooz B1 

Nyní jsou v provozu v elektrárnách společnosti EDF ve Francii čtyři vysoce výkonné turbíny Arabelle: Chooz B1 a Chooz B2 (uvedené do provozu v roce 1997; každá z nich o výkonu 1.550 MWe); Civaux 1 a Civaux 2 (uvedené do provozu v roce 1999 a 2000; každá z nich o jmenovitém výkonu 1.550 MWe). Tyto turbíny již dosáhly 200.000 provozních hodin a pyšní se vysokou spolehlivostí (99,97 %).

Laboratorní model vnitřní skříně nízkotlaké části

Tři další turbíny Arabelle jsou momentálně ve výrobě, dvě z nich jsou určeny pro čínská zařízení Lingao 3 a Lingao 4, která mají být uvedena do provozu v roce 2010 a 2011. Každé z nich bude mít výkon 1 080 MWe. Třetí je určena pro jadernou elektrárnu firmy EDF ve Flamanville ve Francii (s uvedením do provozu v roce 2012; výkon 1.750 MWe). Kromě turbín pro zařízení Lingao a Flamanville společnost Alstom nedávno zaznamenala řadu dalších úspěchů, včetně kontraktu na zařízení Hong Yan He v Číně. Pro tento účel uzavřela dohodu se svým partnerem Dong Fang, tak aby dokázala zajistit dodávku čtyř turbín o výkonu 1.000 MWe. Na jiném místě Číny společnost Alstom v březnu roku 2008 získala objednávku na dvě soustrojí o výkonu 1.750 MWe pro nové jaderné zařízení, které má být vybudováno v Taishanu (provincie Guangdong). To se tak stane prvním čínským zařízením typu EPR.

Instalace vnitřní skříně turbíny na stavbě

Tab. 1 – Reference na turbíny Arabelle

Čtyřpólový, vodíkem a vodou chlazený generátor GIGATOP

Kompaktní řešení s kombinovanou vysokotlakou a středotlakou částí

Chooz B1 při pohledu ze strany generátoru

Ve Spojených státech podepsal v březnu 2008 další klíčový odběratel – UniStar Nuclear Energy (UNE) – se společností Alstom smlouvu. Tou společnost UNE stvrzuje, že si ji zvolila jako dodavatele nejméně čtyř sestav turbínových generátorů pro jaderná zařízení typu EPR, která UNE plánuje vybudovat ve Spojených státech. Společnost Alstom je také aktivně zapojena do projektu společnosti Eskom v Jižní Africe, v rámci kterého má být vybudováno nové zařízení, podobné tomu ve Flamanville.

Arabelle parní turbína. Detailní pohled na rotor nízkotlaké akční parní turbíny v dílně v Belfortu

Trh řízený rozmanitějšími potřebami provozovatelů elektráren a kampaní za boj proti globálnímu oteplování
Rozsáhlé zkušenosti společnosti Alstom a její silná přítomnost na všech trzích staví tuto společnost do vynikající pozice, ve které může těžit ze zřejmé renesance jaderné energie jako energetického zdroje, a to jak v zemích, v nichž tato technologie má dlouhodobou popularitu, tak i v řadě zemí, které k jaderné energetice vzhlížejí. Celkem 439 jaderných reaktorů na celém světě představuje instalovaný výkon 380 GW a vyrábí tak 16 % celkové světové dodávky elektřiny. 27 % z tohoto výkonu pochází ze Spojených států, 17 % z Francie a 13 % z Japonska.
Očekává se, že trh s novými jadernými zařízeními značně vzroste. V období let 2005 a 2030 by podle Mezinárodní agentury pro energii mohly nově instalované jaderné elektrárny dosáhnout kapacity 320 GW, což přinese celkový instalovaný výkon 600 GW. Očekává se, že v čele oživení budou Čína, Indie, Rusko, Spojené státy, Kanada a Evropa. Japonsko a Korea uskutečňovaly jaderné programy během „mezery“ ve využívání jaderné energie pro mírové účely v osmdesátých a devadesátých letech minulého století.
Zvýšený zájem o využívání jaderné energie pro mírové účely navíc projevují další země, které nemají žádné nebo pouze omezené zkušenosti s výrobou jaderné energie. Jde o státy Perského zálivu, Maroko, Jižní Afriku, Brazílii a Turecko. Od těchto zemí lze očekávat, že budou z větší části hledat integrovaná řešení. Obnovený zájem o jádro je také podporován potřebou provozovatelů najít širší řadu energetických zdrojů a zajistit svou energetickou bezpečnost. Faktory, jako například tlak na ceny a geopolitická nestabilita, ovlivňující dodávky ropy a plynu, tlačí na provozovatele, aby hledali vyváženější mix energetických zdrojů tak, aby došlo k rozložení rizik. Náklady na výrobu jaderné energie jsou relativně stabilní a k dispozici je dostatečné množství paliva za ceny, které lze předpovídat lépe než ceny fosilních paliv.
Další klíčovou výhodou jaderné technologie je její schopnost produkovat energii s nulovými emisemi CO₂. Jaderná energetika – společně s vodními elektrárnami –, ve které má společnost Alstom na světovém trhu vedoucí postavení, nabízí obzvláště účinné řešení problému snižování emisí skleníkových plynů, z nichž 40 % pochází z výroby elektřiny. Prudký vzestup zájmu zažívají obnovitelné zdroje energie, například větrná a sluneční energie, avšak ty dokážou nabídnout pouze omezené řešení.

Strategie společnosti Alstom a modernizace stávajících jaderných elektráren
Společnost Alstom podniká klíčové strategické kroky k tomu, aby co nejvíce využila oživení na trhu s jadernou energií. V červnu roku 2007 společnost podepsala smlouvu o partnerství
se společností Atomenergomash, což jí poskytuje přístup k ruskému trhu civilních jaderných zařízení, kde existují plány na vybudování velkého počtu nových elektráren. Oba partneři založili společný podnik Alstom–Atomenergomash LLC, který bude zajišťovat výrobu strojoven, upravených pro ruskou jadernou technologii a založených na turbínách Arabelle. Obě společnosti do společného podniku investují 200 milionů eur. Tento podnik bude zaměřen na ruský trh a taktéž mimo Rusko na projekty, při kterých je použita ruská jaderná technologie.
Na jiném místě, ve Spojených státech, začala v prosinci 2007 společnost Alstom pracovat na rozšíření svého zařízení ve městě Chattanooga ve státě Tennessee. Zde bude vyrábět plynové a parní turbíny a další zařízení pro americký trh včetně jaderného průmyslu. Tento projekt představuje investici přesahující 200 milionů amerických dolarů. Společnost Alstom dláždí cestu na trhu údržby a modernizace zařízení, což je klíčovým zdrojem podnikání. V roce 2015 bude většina provozovaných jaderných elektráren používána již déle než 40 let. Obnova jejich strojoven a výměna klíčových částí, jako jsou například rotory turbín, může značně zvýšit instalovanou kapacitu a prodloužit životnost elektráren. Silné postavení společnosti Alstom na tomto trhu dokazuje řada nedávných kontraktů, například smlouva o modernizaci elektrárny Olkiluoto ve Finsku (duben 2003), elektráren Ringhals a Oskarshamn ve Švédsku (březen 2005 a leden 2006) a zařízení Laguna Verde ve středním Mexiku (březen 2007).

Řešení optimalizace tvaru nosné plochy lopatky za účelem dalšího snížení sekundárních ztrát a dosažení vyšší účinnosti

Výroba rotoru turbíny Arabelle 1000 pro blok 3 Ling Ao

Belfort: základní kámen odbornosti Alstomu v jaderné energii
Pracoviště společnosti Alstom v Belfortu je centrem inženýrských a výrobních kapacit pro zařízení dodávaná do jaderných elektráren. V Belfortu je umístěna řada aktivit společnosti Alstom a pracuje zde celkem 2.800 osob. Provozy Alstom v Belfortu navrhují a vyrábějí zařízení pro elektrárny, vyrábějí parní turbíny o výkonu od 100 do 1.750 MWe, konstruují a vyrábějí generátory pro tepelné, jaderné a vodní elektrárny a poskytují služby pro veřejné sítě. Je zde také umístěna dílna využívaná pro výrobu kabelů a supravodivých magnetů – například těch, které se používají v předních výzkumných laboratořích pro zkoumání fyziky částic, jako je CERN v Ženevě.
Belfort je jedním z hlavních výrobních pracovišť společnosti Alstom na výrobu parních turbín a generátorů pro tepelné elektrárny a především pro jaderné elektrárny. Jednotky pro výrobu rotorů a statorů pro parní turbíny činí toto pracoviště jedním z nejmodernějších výrobních zařízení v Evropě, které je kompletní včetně obráběcích dílen a svařovacích a vyvažovacích strojů, jež dokážou manipulovat s pohyblivými díly o hmotnosti až 220 tun. Tato zařízení plně vyhovují nejpřísnějším požadavkům jaderného průmyslu, kde zařízení vážící stovky tun musí být přesné v řádu mikronů (1 mikron = 1 miliontina metru).
Ve druhé polovině roku 2008 začala v Belfortu výroba turbíny Arabelle, která bude nejvýkonnější turbínou, jež byla kdy vyrobena. Bude dodána do zařízení typu EPR budovaného momentálně EDF v Flamanville (francouzský region Manche). Tato turbína nabídne výkon 1.750 MWe a bude se skládat ze čtyř modulů, z nichž každý bude mít průměr sedm metrů. Celková hmotnost bude činit 3.000 tun.

Inspektor kvality kontroluje rotor nízkotlaké akční parní turbíny v dílně v Belfortu

Toto pracoviště se také specializuje na výrobu velkých generátorů, které společně s turbínami tvoří „konvenční ostrov“ jaderné elektrárny. V Belfortu byly vyrobeny čtyři čtyřpólové jednotky (1.710 MVA) používané v elektrárnách EDF Chooz a Civaux, které jsou stále největšími generátory na světě. Aktivity pracoviště sahají od nových projektů, jako například vybavení pro zařízení Ling Ao v Číně a budoucí zařízení typu EPR v Flamanville (Francie), až po modernizaci zařízení, která jsou již v provozu, což je oblast, ve které má společnost Alstom  celosvětové vedoucí postavení. Provozy v Belfortu tak dodají dva generátory o výkonu 900 MWe pro zařízení Laguna Verde v Mexiku. Aktuální objednávky na modernizaci zařízení jaderných elektráren:

• Ulchin, Jižní Korea, leden 2008, 2 × 950 MWe
• North Anna, Surry, USA, prosinec 2007, 4 × 800 MWe
• Quad Cities 2, USA, prosinec 2007, 1 × 1.000 MWe
• Olkiluoto, Finsko, červen 2007, 2 × 870 MWe
• Laguna Verde, Mexiko, březen 2007, 2 × 654 MWe
• Yonggwang 1 & 2, Jižní Korea, únor 2006, 2 × 955 MWe
• Oskarshamn 3, Švédsko, leden 2006, 1 × 1.465 MW

Arabelle, the most powerful steam turbine in the world

The article describes the technology of turbines Arabelle, which is recognized thanks to its top efficiency, high reliability and easy maintenance. This steam turbine is very powerful – a range from 900 MWe up to 1 800 MWe. It is compatible with all types of nuclear reactors. It is available for both frequency of 50 Hz (e.g. Europe, China) and 60 Hz (North America). Thanks to unique technology of a welded rotor, which is used for all types of turbines, Arabelle requires less planned shutdowns than other turbines, which means lower costs for a power plant operator. Moreover, this turbine has 60 years of service life. It is possible to produce the mentioned welded rotors by smaller forgings than in case of traditional rotors, which enables better use of the existing capacities of forging shops which are very limited for big forgings. General repair of the turbine Arabelle also takes a shorter period because its construction enables an easy access and it is constructed from a smaller number of parts.

«Арабелла» - самая мощная турбина в мире

В статье описана технология турбин «Арабелла», которая пользуется успехом благодаря своему самому большому КПД, высокой надежности и простому уходу. Эта паровая турбина очень мощная – в диапазоне от 900 MВт до 1 800 MВт, может работать со всеми типами атомных реакторов. Она предназначена как для частоты 50 Гц (например, Европа, Китай), так и для частоты 60 Гц (Северная Америка). Благодаря уникальной технологии сварного ротора, который применяется для всех типов турбин, для «Арабеллы» требуется меньше запланированных остановок, по сравнению с другими турбинами, что означает более низкие расходы для электростанции. Срок службы этой турбины 60 лет. Вышеупомянутые сварные роторы можно изготавливать с помощью меньших поковок, по сравнению с традиционными роторами, что позволяет лучше использовать имеющиеся возможности кузнечнопрессового цеха, которые для крупных поковок весьма ограничены. Капитальный ремонт турбины «Арабеллa» длится меньше, потому что ее конструкции при ремонтеболее доступны, и сконструирована она из меньшего количества деталей.

Autor

• (red)