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20 Explicações de Termos Profissionais para Turbina a Vapor Industrial (II)
Criado em 11.03
Compreender os componentes da turbina, os sistemas auxiliares e o comportamento operacional
O desempenho de uma turbina a vapor industrial depende de mais do que as suas condições de vapor e potência nominal. Os componentes internos, a lubrificação, a vedação, a qualidade da instalação e o comportamento operacional contribuem todos para um serviço fiável.
Este segundo artigo da série de terminologia YTS apresenta 20 termos adicionais para ajudar os proprietários de centrais, engenheiros e equipas de procurement a compreender melhor as especificações dos equipamentos, os desenhos técnicos e as discussões de manutenção.
1. Rotor
O rotor é o conjunto rotativo da turbina. Dependendo do design, inclui o veio, as rodas ou o tambor, as palhetas móveis e os componentes associados.
O vapor aplica força às palhetas móveis, produzindo torque que é transmitido ao equipamento acionado. O projeto do rotor deve considerar a resistência mecânica, o comportamento térmico, o balanceamento e a vibração.
2. Carcaça da Turbina
A carcaça é o invólucro estacionário que envolve o caminho do vapor da turbina. Ela contém o vapor e suporta ou posiciona os componentes estacionários internos.
Muitas turbinas industriais utilizam uma carcaça dividida horizontalmente para proporcionar acesso de manutenção. A construção da carcaça depende da pressão de operação, temperatura, tamanho e do arranjo mecânico da turbina.
3. Bocal
Um bocal é uma passagem de vapor moldada que acelera e direciona o vapor em direção às palhetas móveis.
À medida que o vapor se expande através de um bocal, parte de sua energia se transforma em velocidade. A geometria e a condição do bocal afetam o fluxo de vapor e a direção na qual o vapor entra na fileira de pás. Depósitos, erosão ou danos podem prejudicar o desempenho.
4. Diafragma
Um diafragma é uma partição estacionária usada em muitas turbinas de impulso multiestágio. Ele contém os bocais entre rodas rotativas adjacentes e ajuda a separar regiões que operam em pressões diferentes.
As vedações próximas ao seu diâmetro interno restringem o vazamento de vapor ao longo do eixo. A condição do diafragma, portanto, afeta tanto a distribuição de vapor quanto o vazamento interno.
5. Estágio da Turbina
Um estágio de turbina é um arranjo de passagens de pás estacionárias e móveis que realiza parte da expansão do vapor e da transferência de energia.
Uma turbina multiestágio divide a carga total entre vários estágios. O número apropriado depende das condições do vapor, da velocidade, do projeto aerodinâmico e dos requisitos econômicos; a contagem de estágios por si só não estabelece a qualidade do equipamento.
6. Estágio de impulso
Num estágio de impulso, a maior parte da redução de pressão ocorre nos bicos estacionários. O vapor de alta velocidade resultante muda de direção através das palhetas móveis, produzindo força no rotor.
A mudança de pressão através das palhetas móveis é relativamente pequena. O termo descreve como a expansão é distribuída dentro do estágio.
7. Estágio de Reação
Em um estágio de reação, o vapor se expande tanto pelos canais das palhetas estacionárias quanto pelos das móveis. Os canais móveis também atuam como bocais, contribuindo para a força que aciona o rotor.
Os projetos de reação exigem um tratamento adequado das forças axiais e das folgas. Nem o “impulso” nem a “reação” por si só determinam qual turbina é a melhor para um determinado projeto.
8. Mancal de deslizamento radial
Um mancal de deslizamento radial suporta o eixo radialmente e ajuda a controlar a sua posição lateral.
Muitas turbinas industriais utilizam mancais de deslizamento radiais hidrodinâmicos, nos quais a rotação do eixo desenvolve um filme de óleo que suporta a carga. A geometria do mancal, a condição do óleo, a temperatura e o fornecimento influenciam todos a operação. O mancal também contribui para o comportamento dinâmico do rotor.
9. Mancal axial
Um mancal axial suporta a carga axial e posiciona o rotor ao longo do seu eixo.
As forças axiais resultam da pressão do vapor, do carregamento das pás e de outros efeitos mecânicos. O mancal axial ajuda a manter a relação axial pretendida entre os componentes rotativos e estacionários. A direção e a capacidade de carga do mancal devem corresponder aos requisitos operacionais da máquina.
10. Vedação da gaxeta do eixo
As vedações do retentor do eixo restringem vazamentos onde o eixo rotativo passa pela carcaça.
Em regiões pressurizadas, elas limitam o vazamento de vapor para fora. Em regiões abaixo da pressão atmosférica, um arranjo de vedação apropriado ajuda a limitar a entrada de ar. Vedações labirínticas são comumente usadas, embora o arranjo completo varie conforme o projeto da turbina e a condição de operação.
11. Sistema de Óleo Lubrificante
O sistema de óleo lubrificante fornece óleo adequado aos mancais e, quando aplicável, a outros componentes, como uma caixa de engrenagens. Ele reduz o atrito e remove o calor.
Um arranjo alimentado por pressão comumente inclui um reservatório, bombas, filtros, resfriadores e instrumentação. O fornecimento de óleo necessário durante a partida, operação normal e desaceleração deve ser considerado separadamente. O óleo lubrificante e o óleo de controle hidráulico podem usar sistemas compartilhados ou separados.
12. Engrenagem de Giro
O mecanismo de viragem gira o rotor lentamente durante períodos especificados antes da partida ou após o desligamento.
Sua finalidade inclui reduzir o aquecimento ou resfriamento irregular do rotor que poderia causar empenamento térmico. Os dispositivos de viragem podem ser manuais ou motorizados, dependendo da máquina. Seu uso e duração são estabelecidos para a turbina específica.
13. Velocidade Crítica
Uma velocidade crítica é uma velocidade de rotação na qual uma excitação pode produzir ressonância no sistema rotor-mancal.
A vibração pode aumentar à medida que o rotor se aproxima de tal velocidade. As velocidades críticas dependem do sistema completo, incluindo a geometria do rotor, os mancais e os suportes. Elas são consideradas ao definir as faixas operacionais e o comportamento de partida ou desligamento.
14. Expansão Diferencial
A expansão diferencial é a diferença no crescimento térmico entre as partes rotativas e estacionárias da turbina.
Durante o aquecimento ou arrefecimento, o rotor e a carcaça podem mudar de temperatura a ritmos diferentes. O seu crescimento relativo altera as folgas internas. Esta medição ajuda a avaliar se a máquina permanece dentro dos limites de folga previstos durante os transientes térmicos.
15. Alinhamento do veio
O alinhamento do veio estabelece a relação necessária entre as linhas centrais de rotação das máquinas conectadas.
Envolve tanto o alinhamento angular como o de desvio. O crescimento térmico também deve ser considerado: o alinhamento a frio correto pode incluir desvios deliberados para que o trem de veios atinja o alinhamento pretendido à temperatura de funcionamento. Os acoplamentos flexíveis ainda requerem um alinhamento adequado.
16. Válvula principal de paragem — MSV
A válvula principal de paragem proporciona a interrupção rápida do fornecimento principal de vapor à turbina quando necessário.
Sua principal função é o isolamento e o fechamento de proteção, em vez da regulação contínua de carga. Alguns arranjos de turbina combinam funções de parada e estrangulamento, portanto, o arranjo das válvulas deve ser compreendido a partir dos desenhos específicos do equipamento e da descrição funcional.
17. Válvula de Controle de Vapor
Uma válvula de controle de vapor regula o vapor admitido na turbina.
Alterar sua abertura ajusta a energia que entra na máquina. Dependendo da aplicação e do modo de controle, isso auxilia na regulação da velocidade, da carga elétrica ou de um parâmetro do sistema de vapor. As turbinas podem usar uma válvula ou várias válvulas com uma sequência de abertura definida.
18. Drenagem de Vapor
A drenagem de vapor remove o condensado que se acumula nas tubulações de vapor, nos corpos das válvulas e em locais designados da turbina.
O condensado geralmente se forma quando o vapor entra em contato com superfícies mais frias durante o aquecimento. A drenagem eficaz ajuda a limitar o acúmulo de água, o golpe de aríete e a entrada de água na turbina. Os locais de drenagem e os arranjos de descarga devem ser adequados às condições de pressão e ao layout do equipamento.
19. Sincronização do Gerador
A sincronização do gerador é o processo de estabelecer condições elétricas adequadas antes de conectar um gerador a uma barra coletora energizada ou à rede elétrica.
A sequência de fases correta deve ser estabelecida, enquanto a tensão, a frequência e o ângulo de fase devem estar dentro dos limites de fechamento permitidos. O equipamento de sincronização automática coordena a velocidade, a excitação e o fechamento do disjuntor para alcançar as condições de conexão exigidas.
20. Rejeição de Carga
A rejeição de carga é uma redução súbita ou perda da carga suportada pela turbina.
Por exemplo, abrir o disjuntor do gerador pode remover a carga elétrica enquanto o vapor continua fornecendo energia mecânica. O desequilíbrio resultante pode acelerar o rotor. A resposta de controle, o comportamento das válvulas e as funções de proteção devem, portanto, ser coordenados para o regime de rejeição de carga especificado.
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