Mittaukset kostean höyryn turbiineille

Diplomityön tavoitteena oli selvittää Loviisan ydinvoimalaitoksen höyryturbiinin suoritus-kyvyn mittaamiseen käytettävissä olevia menetelmiä ja mittausjärjestelmiä. Tavoitteena oli selvittää mitkä tekijät aiheuttavat mittauksiin mittausvirheitä ja tutkia turbiineiden nykyisten mittalaitteiden epävarmuudet. Tässä diplomityössä selvitettiin millaisia standardinmukaisia testejä sekä muita varteenotettavia testejä turbiinin suorituskyvyn määrittämiseen on käytetty ja millaisia mittauksia ne vaativat. Lisäksi tutkittiin eri lähteistä millaisia mittalaitteita ja mittausjärjestelmiä voidaan käyttää turbiinin toiminnan mittauksiin. Soveltuvista mittausmenetelmistä esitettiin toimintaperiaatteet ja teoria. Kunnonvalvontaa varten esiteltiin värähtelyiden ja vääntö-momentin mittaamisen periaatteet. Epävarmuuksia arvioitiin mittalaitteiden teoreettisen epävarmuuden ja laitesijoittelun pohjalta. Työssä havaittiin, että suorituskyvyn arvioimiseksi on olemassa useita standardeja, mutta niiden mukaisiin mittauksiin tarvittaisiin nykyistä enemmän mittaustuloksia. Tarkkoja sekä luotettavia mittaustuloksia on haasteellista saada kaksifaasivirtauksesta. Mittalaitevalinnoilla ja mittalaitteiden määrää lisäämällä voidaan mittausten epävarmuutta pienentää. Loviisan ydinvoimalaitokselle ehdotettiin muutamia mittausjärjestelmiä turbiinin suoritus-kyvyn määrittämiseksi. Erityisesti turbiinin sisäiset olosuhteet tulisi määrittää nykyistä tarkemmin. Vääntömomentin mittaaminen olisi hyvä kunnonvalvonnan työkalu.

The main target of this Master’s thesis was to determine methods and measuring systems for the steam turbine performance of the Loviisa nuclear power plant. The aim was to find out the reasons for measurement errors and examine the uncertainties of the current measuring devices of the turbines. This study excamined which performance tests are found in standards, which other tests are capable of determining turbine performance and what measurements they require. In addition, the study explored what measuring equipment and systems could be used to determine the condition of turbines. The thesis presents the theory and operating principles of the equipment and systems which could be used. Vibration and torque measurements are introduced for maintenance purposes. Uncertainties were evaluated based on the theoretical uncertainty and the placement of the measurement equipment. It was found that there are numerous standards to evaluate turbine performance, but current measurements do not fulfill requirements set by standards. It is challenging to obtain accurate and reliable results from a two-phase flow. Uncertainty can be minimized by choosing the right measurement equipment and increasing the measurement points. For the Loviisa nuclear power plant some measurement systems are proposed to determine turbine performance. Especially the inner conditions of the turbines should be determined in more detail than currently. Torque measurements would be a good tool for maintenance.