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Aug 30, 2023

発電機のメンテナンス：バブルへの備え

2000 年代初頭に電力業界に注目していた人なら、当時米国のガスタービンの保有台数が大幅に急増したことを覚えているかもしれません。 エネルギー情報局 (EIA) の報告書

2000 年代初頭に電力業界に注目していた人なら、当時米国のガスタービンの保有台数が大幅に急増したことを覚えているかもしれません。 エネルギー情報局 (EIA) は、2000 年から 2005 年にかけて米国で 196.5 GW 以上のガス火力発電が稼働したと報告しています (図 1)。 これは、その前の 6 年間に追加された容量の 6 倍以上、その後の 6 年間に追加された容量の 4 倍以上でした。 それは明らかに業界にとって好景気の時期でした。

1. 運転初年度別の米国の天然ガス火力発電容量。 出典: 米国エネルギー情報局

たとえば、GE ガスパワーは、2002 年に世界中で 350 台以上のユニットをガスタービンコンバインドサイクルフリートに追加し、翌年にはさらに 300 台以上のユニットを追加したと報告しました。 ガスタービンの多くは E クラスおよび F クラスのマシンでした。 特に、これらのユニットの多くは、今後何年にもわたって実行可能な発電資源であり続けることが期待されています。

GE Vernovaの一部であるGE Gas Powerの発電機のグローバルセールスディレクターであるChris Killian氏は、オンラインプレゼンテーションで、北米の送電網をサポートするためにFクラスユニットが今後10年間どのように運用されるかについての予測を述べた。 「送電網の再生可能エネルギーが増えるにつれて、使用時間は短くなるだろう」と彼は言う。 「また、これらのユニットの先発数が増加することもわかります。 これらのユニットの多くは最終的にピーカーになる可能性があります。 彼らはより周期的な任務の運用を受けることになるでしょう。 したがって、これらのユニットは現時点では実行可能であることがわかりますが、過去に見たものとは異なる方法で運用される可能性があります。」

キリアン氏は、GEがEクラスのマシンを研究したり、ヨーロッパとアジアの電力網を調べたりした際に、同様の傾向を発見したと述べた。 「全体として、今後何年にもわたってまだ使用可能なユニットが多数あるようです」と彼は言いました。

GE ガスパワーの発電機信頼性担当主任エンジニアであるイアン ヒューズ氏は、プレゼンテーション中に発電機のライフサイクルに関する考慮事項についていくつか説明しました。 同氏は、ステーターは巻き戻しが必要になるまで25～30年稼働するのが一般的だが、ローターは15～20年の稼働後に巻き戻しが必要になる可能性があると述べた。 ただし、サイクリングと負荷の変動が増加すると、ライフサイクルのパフォーマンスに影響します。 「私たちが発生しているサイクルは、短絡ターン、絶縁体の動き、その他のいくつかの故障モードに影響を与えています」と彼は言いました。

最も一般的な故障モードには、地絡と短絡、誤動作、主端子スタッドの故障、極対極およびコイル対コイルのコネクタ、コロナ、絶縁体およびバー外装の損傷と劣化、高い振動/熱感度、絶縁体が含まれます。そして、償却者の移住、汚染、巻き添え被害、プロアクティブ、その他のあまり知られていないモード。 「理解しておくべきことは、[故障モード]はおよそ 26 種類あり、それらはさまざまなフリートすべてに影響を与えるということです。空冷フリートは水素よりもコロナの影響を受けやすいなど、一部のフリートは特定の故障モードの影響を受けやすいです。冷却されたマシンです」とヒューズ氏は語った。 「すべての発電機にローターまたはステーターの巻き戻しが必要なわけではありません。 それは、あなた自身の商業上の考慮事項を含む、多くのさまざまな要因によって決まります。」

キリアン氏は次のように述べています。「実際にできる最善のことは、自社の艦隊のリスクを理解することです。 あなたは、現在リスクが高いユニットと、将来リスクが高くなるユニットを知りたいと考えています。 磁束プローブの測定値、固定子の部分放電解析、標準の電気試験の結果の確認、励磁電流の確認など、業界で提供されている標準的な予測ツールのいくつかを使用することになります。おそらく、振動の問題はありますか?また、その振動は出力の増減に敏感ですか? これらは、あなた自身を助けるために、そして私たちがあなたのユニットのリスクレベルを調査するのに役立つように、あなたが調べて情報を収集したいと思うタイプのものです。」

停止計画も重要であり、この場合、所有者とオペレーターは可能な限り積極的に取り組む必要があります。 2000 年代初頭に稼働したすべてのユニットがほぼ同時に大規模なメンテナンスの期限を迎えるため、請負業者のスケジュールがすぐに埋まることが予想されます。 「我々は、この 10 年間で需要が急速に増加すると実際に予測しています。つまり、フィールド サービスのニーズがさらに高まることを意味します」とキリアン氏は述べています。 「したがって、この作業をできるだけ早くスケジュールすることが最も重要です。 私たちは 18 ～ 24 か月が、停止に対するしっかりとした計画を立てる時期であると考えています。」