AULA 4. Gustavo Franchetto Pereira. 29 de agosto de 2012

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1 AULA 4 Gustavo Franchetto Pereira 29 de agosto de

2 Ementa 11) Noções de especificação; 12) Instalação; 13) Operação e controle; 14) Manutenção; 15) Fotos e vídeos; 16) Referências. 1

3 12) Instalação a) Instalações de turbinas de uso geral Instalação relativamente simples, pois além de ser uma máquina de pequeno porte, é normalmente recebida na obra já montada, juntamente com o equipamento acionado, sobre uma base metálica comum a ambos. 2

4 12) Instalação Passo a passo para a instalação: - Construção da base de concreto; - Colocação do conjunto sobre a base de concreto; - Nivelamento do conjunto; - Verificação do alinhamento entre o eixo da turbina e o eixo do equipamento acionado; - Verificação da posição dos flanges; - Aperto dos chumbadores das bases; - Enchimento com argamassa de cimento e areia ( grouting ); - Aperto dos parafusos dos flanges; - Verificação final do alinhamento do conjunto; - Colocação de pinos guias (para futuras remontagens). 3

5 b) Instalações de turbinas de uso especial Instalação complexa, que exige maiores cuidados b.1) Fundação 12) Instalação Consistirá num bloco de concreto, para turbinas de contrapressão ou com condensação axial, ou uma laje de concreto, apoiada sobre vigas e pilares, para turbinas de condensação radial (condensador posicionado imediatamente abaixo da turbina), sendo que a turbina o equipamento acionado ficarão sobre a laje, enquanto o condensador ficará abaixo dela, montado em fundação própria. 4

6 12) Instalação b.2) Montagem A montagem consistirá em: - montagem da base metálica sobre a fundação de concreto; - montagem da metade inferior da carcaça, sobre a base metálica, nivelamento da mesma e aperto dos chumbadores; - Enchimento com argamassa de cimento e areia ( grouting ), entre a base metálica e a fundação de concreto; - limpeza da metade inferior da carcaça e montagem dos seus encaixes; - alinhamento dos centros dos mancais radiais com relação ao centro dos diafragmas; - montagem dos labirintos de selagem; 5

7 12) Instalação - montagem do conjunto rotativo em sua posição de trabalho; - acionamento manual do conjunto rotativo para verificação de possíveis interferências; - retirada, exame e recolocação do conjunto rotativo; - medição das folgas radiais e axiais e ajuste do mancal de escora, se necessário; - colocação da tampa da carcaça; - montagem da tampa; - acionamento manual do conjunto rotativo, para verificar interferências com a tampa da carcaça; - retirada da tampa da carcaça, para exame; - limpeza e inspeção da superfície da junta horizontal da carcaça; - recolocação da tampa da carcaça; 6

8 12) Instalação - aperto dos parafusos; - alinhamento entre os eixos da turbina e do equipamento acionado; - isolamento térmico da carcaça. b.3) Montagem dos sistemas auxiliares É necessário montar os diversos sistemas auxiliares em paralelo, tais como: - sistema de lubrificação; - sistema de extração de condensado; - ejetores do condensador e respectivos condensadores auxiliares; - instrumentos e dispositivos de proteção e controle; - tubulações de interligação de vapor e de água de resfriamento. 7

9 12) Instalação b.4) Alinhamento É necessário que o eixo da turbina e o eixo do equipamento acionado fiquem alinhados, isto é, as linhas de centro dos dois eixos deve ser coincidentes. Esta situação ideal não ocorre na prática, devido a: - dilatações térmicas; - excentricidade e flexibilidade dos eixos; - folga nos mancais; - imprecisão nos instrumentos utilizados; - dificuldade de execução do alinhamento. 8

10 12) Instalação O desalinhamento entre eixos de máquinas rotativas acopladas provoca o aparecimento de esforços cíclicos sobre seu acoplamento, que causam níveis elevados de vibração, com consequentes falhas por fadiga nos componentes. Portanto, tolera-se um desalinhamento máximo dos eixos, em função do equipamento e do tipo de acoplamento. Há métodos de alinhamento, que são complexos para turbinas de uso geral, como o método dos 2 relógios (usa-se 2 relógios comparadores) e outros, mais modernos, por dispositivos óticos e a laser. 9

11 Ementa 11) Noções de especificação; 12) Instalação; 13) Operação e controle; 14) Manutenção; 15) Fotos e vídeos; 16) Referências. 10

12 a) Pré-operação 13) Operação e controle A pré-operação de uma turbina a vapor de serviço especial consta, em linhas gerais, das seguintes etapas: Preparação dos diversos sistemas auxiliares: - limpeza, circulação e teste do sistema de lubrificação; - limpeza, circulação e teste do sistema de condensado; - limpeza das linhas de vapor (sopragem); - calibração e teste dos diversos instrumentos; Testes de desempenho mecânico desacoplado: - aumento lento de velocidade; - observação de vibrações e ruídos anormais; 11

13 13) Operação e controle - observação das temperaturas dos mancais; - observação das pressões e temperaturas do vapor nos diversos manômetros e termômetros existente; - leitura dos diversos instrumentos existentes; - teste de trip ; Teste de desempenho mecânico acoplado: - Acoplamento da turbina ao equipamento acionado; - Aumento lento de velocidade do conjunto, até a velocidade de operação, com o equipamento acionado com carga mínima; Testes de performance: - Aplicação gradual da carga, medindo, se a instrumentação instalada permitir, potência e eficiência. 12

14 b) Operação 13) Operação e controle Procedimento de partida: Orientação geral de uma partida para uma turbina multi-estágio, condensante, com extração controlada, bomba de óleo principal acionada pelo eixo da turbina, usada para acionamento de gerador elétrico: 1. Parta a bomba auxiliar de óleo e verifique a pressão no sistema; 2. Verifique o nível de óleo no reservatório; 3. Abra todos os drenos da carcaça; 4. Abra os drenos da selagem; 5. Drene todo o condensado da linha de alimentação de vapor; 6. Estabeleça a circulação de água de resfriamento do condensador; 13

15 13) Operação e controle 7. Faça nível no condensador e parta a bomba de extração de condensado; 8. Regule a pressão nas câmaras de selagem, de alta e de baixa pressão, para as condições de partida; 9. Coloque em operação o sistema de vácuo do condensador; 10. Feche os drenos dos estágios que trabalhem sob vácuo; 11. Após o estabelecimento do vácuo parcial de partida, admita rapidamente vapor, em quantidade suficiente para fazer girar o conjunto rotativo, e, seguida, corte a admissão de vapor. 12. Observe com atenção a ocorrência de ruídos, que indiquem possíveis interferências entre o conjunto rotativo e as parte estacionárias. 14

16 13) Operação e controle 13. Não havendo sinais de arrastamento, readmita vapor suficiente para estabelecer uma velocidade de cerca de 200 rpm. Mantenha esta velocidade por cerca de meia hora, para aquecimento da carcaça e do conjunto rotativo; 14. Acione o dispositivo de trip manual para testá-lo; 15. Restabeleça a admissão de vapor e aumente gradualmente a velocidade da turbina, até atingir a velocidade de operação em cerca de 15 min. Caso ocorra vibração elevada, reduza a velocidade e continue o aquecimento, até conseguir acelerar a turbina sem que ocorra vibração elevada; 16. Ajuste a pressão nas selagens de alta e de baixa pressão para as condições de operação; 15

17 13) Operação e controle 17. Quando não houver mais sinais de saída de condensado, feche os drenos da carcaça; 18. Abra a circulação de água para o resfriador de óleo, procurando manter uma temperatura de 45 C na saída do óleo, após o resfriador; 19. Observe se o governador assumiu o controle da turbina, ao ser atingida a velocidade mínima de sua faixa de atuação; 20. Coloque o gerador em linha e aplique uma carga de 20%; 21. Coloque em operação o sistema de extração. 16

18 13) Operação e controle Procedimento de parada: Orientação geral para a parada da máquina: 1. Reduza gradualmente a carga do gerador até zero e retire-o rapidamente de linha; 2. Retire de operação o sistema de extração; 3. Corte a admissão de vapor para a turbina, pelo acionamento manual do sistema de trip ; 4. Corte a admissão de vapor para os ejetores do condensador; 5. Verifique se a bomba auxiliar de óleo partiu e mantém a pressão correta do sistema; 6. Pare a bomba de extração de condensado. 7. Corte a admissão de vapor para a selagem; 8. Abra todos os drenos atmosféricos; 17

19 13) Operação e controle 9. Feche a água de resfriamento para os resfriadores de óleo; 10. Corte a circulação de água de resfriamento para o condensador; 11. Conserve a bomba auxiliar de óleo operando até que a turbina esteja fria. Cuidados operacionais: - Evite mudanças súbitas das condições operacionais da turbina, que possam causar dilatações diferenciais, que são perigosas para a máquina, devido a suas pequenas folgas internas; - Evite passar vapor através da turbina com o conjunto rotativo parado, pois isto pode conduzir a uma dilatação desigual e consequente empeno do conjunto rotativo; 18

20 13) Operação e controle - Evite operar uma turbina com baixa carga ou baixo vácuo na descarga, por período prolongado, causando superaquecimento dos estágios finais; - Verifique sempre o funcionamento do sistema de trip durante o procedimento de partida; - Durante a operação da turbina, verifique, em intervalos regulares, a operação da bomba de óleo reserva; - Drene completamente a carcaça e a linha de admissão de vapor, antes de admitir vapor para a turbina; - Verifique periodicamente a existência de contaminação no sistema de óleo; - Repare imediatamente qualquer vazamento no sistema de óleo. 19

21 13) Operação e controle - Faça anotações periódicas das pressões e temperaturas de óleo e vapor e das leituras dos demais instrumentos existentes na turbina; - Não deixa a admissão de vapor para a selagem aberta, com o conjunto rotativo parado, pois isto poderá causar o empeno permanente do eixo. Perda de eficiência: A perda de eficiência poderá ser causada por: - falha na selagem interna ou na selagem externa; - falhas nos expansores e nas palhetas móveis; - acumulação de depósitos nos expansores e nas palhetas móveis. 20

22 13) Operação e controle Em instalações que operam com pressão elevada ou onde o tratamento da água de alimentação de caldeira é deficiente, a principal causa de perda de eficiência das turbina é a deposição, nos expansores e nas palhetas, de substâncias que estão dissolvidas na água de alimentação e que são arrastadas pelo vapor até a turbina. Uma especificação mais rígida para a qualidade da água de alimentação de caldeira é a melhor maneira de diminuir a ocorrência de tais depósitos. 21

23 13) Operação e controle Em instalações de alta pressão, somente a melhora no tratamento da água não é suficiente, pois não elimina a deposição como um todo. Assim os expansores e as palhetas móveis vão se obstruindo progressivamente, durante a operação da turbina, até um ponto tal que se é obrigado a parar a máquina para sua remoção. Os métodos de remoção mais empregados são: - lavagem com vapor úmido; - lavagem cáustica com vapor úmido; - jateamento abrasivo dos expansores e das palhetas móveis. Os dois primeiros métodos têm a vantagem de não exigir a desmontagem da máquina para sua execução. 22

24 b) Controle Funções de controle: Controle base; Controlador automático; Posicionadores de válvulas; Interfaces padronizadas; 13) Operação e controle 23