Operação de Turbinas Bulbos

Transcrição

1 Operação de Turbinas Bulbos Experiências da UHE Igarapava Jefferson Moreira da Silva

2 Turbinas do tipo Bulbo A Unidade Geradora tipo Bulbo é composta por uma turbina hidráulica Kaplan e um gerador síncrono, ambos de eixo horizontal, onde se encontram dentro de uma cápsula metálica estanque (bulbo) totalmente imersa no fluxo hidráulico. Como o gerador elétrico e os mancais encontram-se enclausurados, os espaços disponíveis para circulação e manutenção dentro da unidade são exíguos, exigindo das equipes de montagem, operação e manutenção especial atenção quanto ao planejamento das intervenções. 2

3 Turbinas do tipo Bulbo As turbinas Bulbo geram energia com vazão variável e baixas quedas, dispensando a formação de grandes reservatórios, reduzindo os impactos ambientais. 3

4 Estado da Arte das máquinas bulbo no mundo Inventada na década de 30, Primeiras unidades feitas pela Escher Wyss em 1936, em Rostin, Polônia Em 1957, as turbinas de Argentat, na França, do tipo poço e multiplicador de velocidade, chegam à potência de cerca de 15 MW com queda de 17 m e diâmetro de 4,10 m; Em 1966, cada unidade de Pierre Benite alcança a potência de 20 MW com queda de 12 m e diâmetro de rotor da turbina de 6,10 m; Em 1972, no rio Volga na URSS, a usina de Saratov passa a operar com turbinas Bulbo de 47,3 MW de potência com diâmetro de 7,50 m; Em 1977, a usina de Rock Island, situada nos EUA, atinge a potência de 54 MW com queda de 12,1 m e diâmetro de rotor de 7,40 m; Em 1989, entra em operação a unidade de Tadami, no Japão, com a marca de 65,8 MW de potência na queda de 19,8 m e diâmetro do rotor de 6,70 m. 4

5 Evolução das máquinas bulbo no mundo Ano Local Potência 1935 Rostin - Poland 0, Argentat - France Pierre Benite - France Saratov - USSR 47, Rock Island -EUA Tadami - Japan 65, Jirau - Brasil 75 5

6 Principais vantagens das Turbinas Bulbos Melhor eficiência no ponto de carga máxima; Menor tempo de construção; o o Menor distância entre as unidades; Menor profundidade de escavação. Menor custo de obra; Montagem em menor tempo; Desmontagem independente da turbina e Gerador Melhor interação com o meio ambiente. o o Reservatórios menores. Manobra engana peixe. 6

7 Detalhe da Turbina Bulbo 7

8 Vista Explodida 8

9 Usinas com unidades Bulbo operando no Brasil Expansão da matriz energética Anos 90; Inundações de Áreas Produtivas UHE Canoas; Baixo custo de importação Anos 90; Empreendimentos com restrições à hidroeletricidade; Usina Potência Num. Potencia Total - Unitária - (MW) UG'S (MW) Queda Diâmetro Rotor Ano UHE Igarapava , dez-98 Canoas II , mai-99 Canoas I 27,5 3 82,5 16, mai-99 Ourinhos 14,7 3 44, dez-05 Baguari 35, ,6 17,3 - out-09 Santo Antônio 71, ,15 dez-16 Jirau ,94 set-13 Belo Monte 38, ,8 11,4 6,45 abr-16 Realidade atual: A maior parte do potencial inexplorado está na bacia doamazonas 9

10 UHE Igarapava - Histórico Decreto nº de 23/02/1.967 Outorga da concessão à CEMIG para construção e Operação da UHE de Igarapava; Decreto Federal nº 915 de 06/09/1.993 Autoriza a Formação de Consórcios para geração de Energia elétrica; 25 de Julho de Formação do Consórcio da UHE Igarapava e transferência da concessão outorgada à CEMIG para o Consórcio da UHE Igarapava; Licença de Operação IBAMA MMA 025/98, 05/11/1.998; Inicio da operação da unidade geradora 01 31/12/1.998 Aliança Energia 52,6450 % Votorantim Metais Zinco SA 23,9346% Companhia Siderúrgica Nacional 17,9204% Anglo Gold Ashanti 05,5000% 10

11 Principais desafios de O&M Gerador e mancais encontram-se enclausurados; Montagem do conjunto rotor turbina na horizontal, implicando em menores espaços disponíveis para circulação e manutenção; Exigindo e equipes de montagem, operação e manutenção qualificadas; Maquinas leves pouca inercia; Atenção especial quanto ao planejamento das intervenções; 11

12 Comparação Bulbo X Convencional Grandes Manutenções Tipo Turbina Gerador Bulbo Mais Fácil Mais Difícil Kaplan Mais Difícil Mais Fácil Pequenas intervenções - Acessórios Tipo Turbina Gerador Bulbo Mais Difícil Mais Difícil Kaplan Mais Fácil Mais Fácil 12

13 Comparação Bulbo X Convencional Aspectos de Manutenção Bulbo Convencional Esgotamento de Unidade Geradora 12 horas 2 Horas Manutenção em radiadores - Gerador 72 horas 16 horas Manutenção em macacos de freios 72 horas 24 horas Vedação deslizante do eixo 15 dias 5 dias Mancal de Guia Turbina 60 dias 8 dias Como consequência o tempo médio para reparo (MTTR) é maior. 13

14 Monitoramento da Operação Operação assistida 24 horas o A operação assistida 24hs, dentro de suas atribuições contempla as atividades de inspeção diária em unidades geradoras e equipamentos auxiliares conforme planos de manutenção da equipe de operação. Gerador:» Sistema de resfriamento.» Escovas. Turbina:» Circuito de Óleo Mancais;» Vedação deslizante. Poços de drenagem e esgotamento. 14

15 Planejamento da Manutenção Planos de Manutenção hs de funcionamento; o 08 horas de Maquina Parada Inspeção de Oportunidade; Inspeção e Ensaios Regulador de Velocidade e Tensão; Atividades de manutenção programada com parada de maquina:» Aferição de instrumentação do regulador de velocidade;» Anel Coletor Gerador. 15

16 Planejamento da Manutenção Planos de Manutenção hs de funcionamento: 05 dias de maquina parada Inspeção em Grades de tomada d água; Inspeção em braços estabilizadores do Bulbo Case; Inspeção na turbina:» Rotor;» Aro Câmera. Inspeção Gerador:» Estator;» Rotor. 16

17 Planejamento da Manutenção Planos de Manutenção hs de funcionamento 20 dias Maquinas Parada Recuperação de Cavitação; Ensaios elétricos gerador; Inspeção turbina rotor Kaplan; Inspeção nos reles de proteção; Manutenção sistema de freios 17

18 Sistema de Monitoramento de Vibração. Incremento de pontos de monitoramentos dinâmicos e condições operativas. Integrado com o Sistema Digital de Supervisao e Controle 18

19 Sistema de Monitoramento de Vibração. Monitoramento dos parâmetros elétricos, hidráulicos, mecânicos e estruturais Entreferro Air Gap; Pressão na caixa espiral e tubo de sucção; Pressão de óleo das câmeras de abertura e fechamento das pas do rotor; Excentricidade, centragem e ovalização do rotor/estator; Movimentação da carcaça do estator e cruzetas; Medição de Vibração do Nariz do Bulbo; Braço estabilizadores 19

20 Fim. Obrigado. Jefferson Moreira