Vladimír Štěpán, Industrial Turbomachinery – Siemens: Izrael je perspektivní trh s velkým potenciálem

Vladimír Štěpán

Pracuje ve společnosti Siemens od roku 2000. Působí v sektoru energetika (Energy), od roku 2007 pracoval jako obchodní ředitel brněnského výrobce průmyslových parních turbín SIT. Předtím vykonával mimo jiné pozici ředitele úseku Výroba energie v závodě Siemens Power Generation. Od října 2009 je ředitelem odštěpného závodu Industrial Turbomachinery společnosti Siemens.

[Průmysl.cz] Parní turbínu vynalezl Sir Charles Parsons v roce 1884. Došlo od této doby k výrazným konstrukčním změnám nebo ke změnám v hlavní funkci? 

Odštěpný závod Industrial Turbomachinery společnosti Siemens nabízí široké spektrum průmyslových parních turbín. Jaké typy parních turbín vyrábíte a jakých výkonů dosahují? 

Náš závod dodává průmyslové parní turbíny do 150 MW. Ve své více než stoleté historii jsme jich dodali více než 4 400. Používají se pro pohon generátorů i pro mechanické pohony. Nejčastěji jsou využívány při výrobě elektrické a tepelné energie z biomasy či městského odpadu, uplatnění najdou i v papírnách, cukrovarech a petrochemickém průmyslu. Pokud bych se zmínil o referencích ze spaloven, v České republice můžete naše najít v brněnské spalovně SAKO nebo v pražském ZEVO Malešice. 

Výroba parní turbíny je složitou konstrukční a výpočetní záležitostí. Jakou počítačovou podporu využíváte ke konstrukčním a průtokovým analýzám?

 Smyslem současného výpočtového a konstrukčního postupu je rychlé a precizní stanovení rozměrů a termodynamických parametrů turbíny, především účinnosti a výkonu. Turbínu navrhujeme individuálně pro každého zákazníka, proto je každé řešení prověřeno z hlediska spolehlivosti. 

Současné nástroje jsou vyvinuty uvnitř společnosti a jejich neustálý vývoj a údržba je zárukou špičkové kvality turbíny. Příprava dat pro výrobu je provázána datově s výpočtovými programy, což přináší vysokou efektivitu práce. Pro 3D modely součástí a skupiny využíváme Pro/Engineer Wildfire 4.0 a přecházíme na NX8. Pevnostní výpočty a analýzy FEM provádíme v ANSYS 14.5 a ABACUS 6.10, fluidní analýzy v ANSYS 14.5. 

Výroba parních turbín se jistě skládá z několika zásadních výrobních procesů. Můžete popsat v několika větách průběh výroby parní turbíny včetně délky výrobního a montážního procesu? 

Jedná se o výrobní procesy, které spolu s konstrukcí zajišťují optimální náklady na pořízení parní turbíny. Rotor je složen z hřídele, do nějž jsou pomocí drážek pro závěsy upevněny lopatky. Pro výrobu tohoto celku je potřeba přesné obrábění na soustruzích a pětiosých frézovacích strojích. 

Druhou podobně rozsáhlou součástí je skříň turbiny s nosiči rozváděcích lopatek. Zde vystupuje úloha horizontálních a portálových vyvrtávacích obráběcích center. Samotná montáž rotoru parní turbiny do skříně a její uzavření pak vyžaduje velké množství ověřovacích měření a kontrol, aby byla zajištěna přesnost montáže, a tím i spolehlivost turbiny. Mimo výše uvedené vystupuje v procesu výroby velké množství dalších zajímavých operací, ale popsat celý proces je nad rámec našeho rozsahu. 

Nejdůležitější funkční částí parní turbíny jsou lopatky, které se vyrábí frézováním z plného materiálu, výjimečně z výkovku nebo přesným litím. Vyrábí si vaše společnost tyto komponenty sama, nebo využívá kooperaci?

V současné době veškerá výroba lopatek probíhá v našem závodě. Kooperace je zajištěna pouze na technologiích, které nevlastníme (např. elektroerozivní řezání a balotinování). Základním výrobním procesem je třískové obrábění na pětiosých CNC strojích. Následuje broušení profilu listu lopatky, dosedacích ploch (dělení) a kontrola kvality. 

Lopatky jsou v neustálém kontaktu s párou o teplotách okolo 600 °C. Z jakých materiálů se lopatky vyrábějí a jaká je jejich životnost, když jsou v neustálém kontaktu s párou? 

Teplota vstupní páry u našich turbín nedosahuje teploty 600°C, pohybuje se cca o 50°C níž, což ale nezmenšuje nároky na materiál lopatek. Na výrobu oběžných lopatek používáme žáropevnou 12% chromovou ocel. Výrobcům výchozích materiálů stanovujeme vysoké mechanické vlastnosti za tepla, čistotu a vnitřní strukturu materiálu. Mezi důležité vlastnosti materiálu patří odolnost proti vibračnímu zatížení, které je klíčem ke spolehlivosti. 

Lopatky jsou běžně navrhovány na 240 000 provozních hodin. Životnost lopatek oproti provozu v čisté přehřáté páře snižuje znečištění páry solemi a voda obsažená v páře u nízkotlakých lopatek. Usazené soli způsobují vyšší mechanické namáhání lopatek a voda způsobuje erozi nízkotlakých lopatek. Provozovatel tedy ovlivňuje životnost také kvalitou úpravy vody. 

Odštěpný závod Industrial Turbomachinery zajišťuje služby pro celý životní cyklus průmyslových parních turbín. Co si můžeme představit pod pojmem celý životní cyklus u parní turbíny?

 Naše nabídka zahrnuje dodávky nového zařízení v rozsahu od samotné parní turbíny přes turbínový ostrov až po dodávku prakticky celé strojovny průmyslové elektrárny. Životnost energetických zařízení je přímo závislá na způsobu provozu a kvalitě servisu. Abychom zajistili našim zákazníkům vysokou návratnost jejich investic, poskytujeme také záruční a pozáruční servis v nejrůznější šíři. 

Životní cyklus parní turbiny je přibližně 35 let. Za tuto dobu se nové zařízení několikrát opotřebuje do stavu, kdy je potřeba jej zkontrolovat a opotřebené díly opravit nebo nahradit, a tak zvýšit účinnost turbíny na hodnotu blízkou novému zařízení. Tyto opravy a revize je dobré provádět jen po takovou dobu, kdy se vynaložené investice výhodně vrací. To je právě životní cyklus turbíny. 

Pro řízení životního cyklu výrobku se v současnosti používá systém PLM. Používáte systém PLM? Jestli ano, jaké s ním má společnost Siemens zkušenosti?

Používáme systém TeamCenter 8 od společnosti Siemens PLM software. Umožňuje kontrolovat mj. životní cyklus produktu od návrhu přes vývoj, výrobu, modernizace až po zajištění dlouhodobého servisu. Díky tomu, že jej používáme globálně v rámci celé divize v mnoha zemích napříč kontinenty (ČR, Německo, Švédsko, Velká Británie, USA, Brazílie, Indie, Rusko, Čína), umožňuje nám lépe sdílet kapacity a know-how, a být tak blíže zákazníkům. 

Po zhruba čtrnácti letech se vrací výroba parních turbín na perspektivní trh do Izraele. Jak hodnotíte mezinárodní spolupráci s Izraelem? Kolik parních turbín bylo určeno pro Izrael v uplynulém roce? 

V minulém roce jsme podepsali kontrakty na dodávku tří turbín typu SST-300 určených pro kombinovaný cyklus. Izrael je perspektivní trh s velkým potenciálem a v současnosti pozorně sledujeme několik dalších obchodních příležitostí. 

V loňském roce společnost proinvestovala do inovace výroby 170 milionů korun. Která část inovace výroby prošla největší modernizací? 

Největší část investic směřovala do strojního obrábění a výroby lopatek. Velkou podporou pro výrobu je také nový skladový systém nebo portálový jeřáb. 

Jaké máte plány v letošním roce, co se týče investic a počtu vyrobených parních turbín? 

V letošním roce plánujeme investovat dalších cca 45 milionů korun. Hovořit o přesném počtu vyrobených turbín v následujícím roce by bylo ještě předčasné. Je možné říci, že pro letošní rok máme zakázkovou náplň zajištěnou.