CURSO TURBINA - ENGECROL -PARTE 1.pdf
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TURBINAS E COMPRESSORES
Treinamento de capacitação
turbinas a vapor
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
1
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
• Máquina motriz que transforma a energia térmica do vapor, em energia cinética (velocidade) e a seguir em energia mecânica de rotação (trabalho).
• 1629 - Giovanni de Branca, cientista italiano, foi o primeiro a propor o uso de um jato de vapor para girar uma roda.
1
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
• 1883 - Engenheiro De Laval, construiu a 1ª turbina a vapor, fazendo uma roda girar através do direcionamento de jatos de vapor a alta velocidade, contra palhetas montadas na periferia. • Criada a turbina chamada de Simples Estágio.
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
• 1900 - Engenheiro Curtis, apresentou uma turbina de simples estágios, mas com duas ou três fileiras de palhetas, com palhetas fixas para reversão do sentido de fluxo do vapor. • Criado o estágio chamado de Curtis.
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
• 1900 - Engenheiro Rateau, apresentou uma Turbina, mas com vários grupos de expansores e rodas. Era o mesmo de várias turbinas De Laval, montadas em série dentro da mesma carcaça. • Criada assim o estágio chamado Rateau e a Turbina de Múltiplos Estágios.
1. INTRODUÇ INTRODUÇÃO
2. CARACTERÍ CARACTERÍSTICAS TERMODINÂMICAS
• Bom rendimento comparado a motores de combustão interna e turbinas a gás. • Maior rendimento do ciclo térmico para altas potências e/ou pressões e temperaturas de vapor. • Turbina possibilita aproveitamento do calor residual no processo industrial ou aquecimento, evitando rejeição para atmosfera.
3. CARACTERÍ CARACTERÍSTICAS mecâniCAS • As turbinas operam extremamentes suave, devido ao fácil balanceamento dinâmico das partes rotativas. • Ausência de lubrificação interna o que acarreta uma vida útil muito longa para o óleo devido ao mesmo não receber contaminação e consequente oxidação. • Não contaminação do vapor ao passar pelo interior da turbina • Facilidade de controle e variação de velocidade • Serviço continuo o que significa longa vida útil para o equipamento • Grande confiabilidade operacional • Manutenção simples e econômica
4. aplicaç aplicação
• As turbinas a vapor servem como elemento motriz nas seguintes aplicações: a) Geradores
e) Navalhas
b) Bombas
f) Moendas
c) Compressores
g) Picadores
d) Ventiladores
h) Exaustores
5. Ciclo térmico
• Objetivo: Transformar calor em trabalho. • Recebe calor de uma fonte quente (caldeira) • Realiza trabalho no processo de expansão (turbina) • Rejeita calor recebido para uma fonte fria (condensador) • Retorna ao estado inicial, completando o ciclo.
5. Ciclo térmico
6. NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS
• Termodinâmica - Estudo das interações entre trabalho (energia mecânica) e calor (energia térmica) de um sistema. • Trabalho - É toda transferência de energia que pode ser associada a elevação de um peso.
6. NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS
• Calor - Toda transferência de energia que é associada unicamente à diferença de temperatura. • Processo - Mudança de estado de uma substância.
6. NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS • Ciclos - São processos com condições finais idênticas às iniciais.
6. NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS
•
Volume de Controle - É um sistema termodinâmico, definido por uma fronteira fictícia, onde há transferência de energia e massa.
•
Entalpia (h) - Consideramos 1 Kg de substância de trabalho localizada sob um pistão num cilindro submetida a uma pressão (P), para balancear esta pressão, uma carga de peso (G) é colocada sobre o pistão.
6. NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS (G) PESO (H) ALTURA (P) PRESSÃO (A) ÁREA (V) VOLUME (U) ENERGIA INTERNA
Neste caso a energia total do sistema (Gás + Peso) consiste da energia interna (U) e energia potencial do peso (Ep) Ep = G x H = P x A x H = P x V V = Volume Entalpia (h) = energia interna + energia potencial
h = U + P.V
6. NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS
• Lei da Conservação de Energia “Energia não pode ser criada nem destruída, mas sim transformada de um tipo para outro”
• Primeira Lei da Termodinâmica “Num processo termodinâmico a quantidade de calor fornecida a um corpo é gasta para mudar sua energia interna e externa, e para realizar trabalho contra forças externas” Variação de energia = Calor – Trabalho ∆E = Q - W
6. NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS
• Segunda Lei da Termodinâmica “A transformação de calor em trabalho é sempre limitada por uma eficiência máxima”
• Entropia “É uma propriedade intrínseca de um sistema. Sua variação indica se o processo está próximo ou afastado do processo ideal.
6. NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS
DIAGRAMA DE MOLLIER
6. NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS •
O vapor d’água é um estado físico da água. As suas propriedades termodinâmicas, na região de vapor superaquecido ou úmido com título alto, podem ser apresentadas num diagrama Entalpia - Entropia (h x s) conhecido por
Diagrama de Mollier
6. NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS Para melhor entender este estado físico, é necessário a apresentação das seguintes noções: Temperatura de Saturação (Ta) Trata-se da temperatura na qual se realiza a vaporização de um líquido a uma dada pressão.
Pressão de Saturação (Pa) Trata-se de uma pressão na qual se realiza a vaporização de um líquido a uma dada temperatura.
Ex: Na pressão de saturação de 1 até a temperatura de saturação é de 100ºC.
6.NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS • Líquido Saturado Quando a substância pura está na fase líquida, e se encontra na temperatura e pressão de saturação.
• Vapor Seco Saturado Quando a substância está na fase de vapor, e na temperatura e pressão de saturação.
• Vapor Saturado É quando um sistema constituído de vapor e líquido está em equilíbrio na temperatura e pressão de saturação.
6.NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS
Título de um Vapor (X) É definido como sendo o quociente entre a massa de vapor saturado e a massa total expressa em porcentagem. X = massa de vapor x 100 massa total
6.NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS
• Vapor Superaquecido –
É quando a temperatura do vapor é superior a temperatura de saturação, na pressão de saturação.
• Grau de Superaquecimento do Vapor –
É a diferença entre a temperatura na qual o vapor está, e a sua temperatura de saturação, numa dada pressão.
6.NOÇ NOÇÕES TERMODINÂMICAS
• Na turbina ocorre a transformação da energia do vapor em etapas:
– Da energia potencial para energia cinética ao passar pelo expansor. – Da energia cinética para energia mecânica ao passar pelas palhetas
7.EXPANSORES • Furo calibrado de área variável. • Energia potencial é transformada em cinética. • Ocorre diminuição da entalpia e expansão. • Expansão isoentrópica. • Velocidade V = 91.5 h1-h2 (3000 km/h) • h1 = entalpia de entrada (Kcal/h) • h2 = entalpia de saída (Kcal/h)
7.EXPANSORES
Placa de expansores de furos Placa de expansores De blocos
7.EXPANSORES
CONVERGENTE
• P Critica = 0.577 P1 Vapor Seco Saturado • P Critica = 0.546 P1 Vapor Superaquecido
d
• P2 > P Crítica • P1 = Entrada ; P2 = Saída
d= diâmetro do expansor
7.EXPANSORES
CONVERGENTE – DIVERGENTE DG
•
P2 < P Critica
DG= diâmetro da garganta DB= diâmetro da boca
DB
7.EXPANSORES
DG
DG= diâmetro da garganta DB
DB= diâmetro da boca
8. Principio de ação x reaç reação
• Ação: A expansão do vapor no expansor provoca alta velocidade, produzindo força nas palhetas montadas na periferia da roda.
• Reação: A expansão do vapor no expansor provoca alta velocidade, produzindo força nas palhetas montadas na periferia da roda, acrescido de expansão nestas palhetas, causando força de reação.
8. Principio de ação x reaç reação
8. Principio de ação x reaç reação
Ação
Reação
8. Principio de ação x reaç reação
Ação
Reação
9. ESTÁ ESTÁGIO AÇ AÇÃO ou impulso
• Palhetas montadas na periferia da roda • Não requer vedação externa no topo das palhetas. • Menor empuxo axial
9. ESTÁ ESTÁGIO AÇ AÇÃO ou impulso
9. ESTÁ ESTÁGIO REAÇ REAÇÃO • Palhetas montadas na periferia do eixo. • Requer vedação externa no topo das palhetas. • Perda de eficiência é mais evidente caso ocorra desgaste nestas vedações (palhetas e eixo) • Rotor possui menor massa, sofrendo rápida dilatação térmica em relação a carcaça, podendo ocorrer contato com partes fixas. • Empuxo axial maior, requerendo pistão de balanço.
9. ESTÁ ESTÁGIO REAÇ REAÇÃO
9. ESTÁ ESTÁGIO REAÇ REAÇÃO
• Projeto com folgas apertadas para grandes diâmetros. • Custo de fabricação elevado. • Custo de manutenção elevado. • Alta eficiência termodinâmica: – Reação = 92% – Ação = 85% Rateau = 70% Curtis
9. ESTÁ ESTÁGIO REAÇ REAÇÃO
10. Está Estágio curtis
11. Está Estágio rateau
12. PERDAS
INTERNAS
• Válvula de emergência e regulagem: perda de pressão de 5 a 10%. • Expansor: perda de energia cinética devido atrito. • Palhetas: perdas por atrito, disturbios e fugas. • Rodas: perdas por atrito roda x vapor. • Ventilação • Fugas pela selagem:turbina não é 100% estanque, gerando fugas pelos anéis de vedação.
12. PERDAS
INTERNAS
• Título do vapor: gotículas de água geram desgaste. • Tubulações: Entrada e Saída de Vapor • Mecânicas: Atrito nos mancais.
12. PERDAS
INTERNAS
PLACA DE ESPANSORES
RODA 1ª FILEIRA
PALHETA FIXA
RODA 2ª FILEIRA
12. PERDAS
INTERNAS
ESTATOR LABIRINTO
ROTOR
ROTOR ANEL LABIRINTO TIPO DENTES ESCALONADOS
ANEL LABIRINTO TIPO DENTES RETOS
12. PERDAS
INTERNAS
CARCAÇA
ROTOR (EIXO + RODA)
PERDAS DE ENERGIA
13. CÁLCULO BÁ BÁSICO PARA SELEÇ SELEÇÃO DE TURBINA A
VAPOR
Dados necessários para seleção de turbinas a vapor: • • • • • • •
Máquina acionada Potência requerida – CV/HP/KW Velocidade – RPM Pressão do vapor na entrada (manom. ou abs)(Bar; Kgf/cm² ;...) Temperatura do vapor na entrada (ºC ou ºF) Pressão na saída (manom. ou abs) (Bar; Kgf/cm² ;...) Vazão disponível (Kg/h ; Lbs/h ;...)
13. CÁLCULO BÁ BÁSICO PARA SELEÇ SELEÇÃO DE TURBINA A
VAPOR
Vazão de vapor x Potência
Rendimento (estágio) (η ηi = isentrópico ) ηi → Gráfico: W / V
M = [kg/h] h1;h2 : [kcal/kg] η = ηi - perdas termodin. [%] P = Pturb+ perdas mec.[kW]
D = diam. da roda (m) n = rotação turbina(rpm) W = veloc. perif. roda (m/s) V = Velocidade vapor (m/s)
13. CÁLCULO BÁ BÁSICO PARA SELEÇ SELEÇÃO DE TURBINA A
VAPOR
• Determinação da quantidade de energia teóricamente disponível (∆h = h1 – h2 ). • Entalpia e entropia na entrada: h1 ; s1 P1’, T1 h1 ; s1 (Mollier) P1’ (após Vaem e Vreg) = 90% P1 p/ SST = 95% P1 p/ MST • Entalpia teórica (isentrópica) na saída: h2 P2, s1 h2 (Mollier)
13. CÁLCULO BÁ BÁSICO PARA SELEÇ SELEÇÃO DE TURBINA A
• Rendimento isentrópico, ηi – ηi Gráfico : função W / V • Rendimento da turbina, η – η = ηi – perdas (atrito, ventilação,etc) • Entalpia real na saída: h2r – h2r = h1 – (h1 – h2).η
VAPOR
13. CÁLCULO BÁ BÁSICO PARA SELEÇ SELEÇÃO DE TURBINA A • Modelo selecionado / verificações : • Modelo D, n e número de estágios • • Condições de projeto P1,T1, P2, n, pot. • Diâm. flange de entrada
P1,T1, M
• Diâm. flange de saída
P2, T2 (h2), M
• Diâm. ponta eixo
Pot., n
• Mancais
Pot., n
VAPOR
13. CÁLCULO BÁ BÁSICO PARA SELEÇ SELEÇÃO DE TURBINA A
• Selagem
P1, P2, M
• Área dos expansores
P1, ∆P est., M
• Área dos diafragmas
∆P est., M
• Palhetamento
P, n, altura,M
VAPOR
13. CÁLCULO BÁ BÁSICO PARA SELEÇ SELEÇÃO DE TURBINA A
VAPOR
13. CÁLCULO BÁ BÁSICO PARA SELEÇ SELEÇÃO DE TURBINA A
VAPOR
13. CÁLCULO BÁ BÁSICO PARA SELEÇ SELEÇÃO DE TURBINA A
VAPOR
CÁLCULO DE NÚMERO DE ESTÁGIOS Dados: Pe=40 Bar Te =400°C
Ø estágio 700.0mm = 0.7m 5500 RPM = 83.3 RPS
Ps= 2.4 Bar
Pe=40 Bar Te=400°c he=768 kcal/kg Ps= 2.4 Bar + Entropia hs=620kcal/kg ∆H = 768 – 620 = 148 kcal/kg (salto teórico) w = Velociade periferica da roda (m/s) v = Velocidade do vapor na saída do expansor w = 0.5 v
η = 0.85 %
w = π x D x RPS v 91.5 x ∆H (ótimo)
Número de estágios =
w = 0.5 = π x 0.7 x 83.3 v 91.5 x ∆H (ótimo)
∆H teórico ∆H ótimo
=
148 16
=
9.25
∆H (ótimo) = 16 kcal/kg
9 ESTÁGIOS
14. CURVAS DE FLUXO x
POTÊNCIA
VM2 VM1
14. CURVAS DE FLUXO x
POTÊNCIA
15. SEGMENTOS DE
MERCADO
• Indústrias: Petroquímicas, Químicas, Siderúrgicas, Fertilizantes, Papel e Celulose, Açúcar e Álcool, Madeireiras, Óleos Vegetais, Agro-indústrias em geral, etc...
• Termoelétricas : a vapor, ciclo combinado ou nucleares.
• Naval : Navios da marinha, petroleiros, submarinos, etc...
16. TIPOS DE TURBINAS A •
VAPOR
SIMPLES ESTÁGIO - SST
16. TIPOS DE TURBINAS A
VAPOR
• FLUXO RADIAL - Ljungstrom – STALL – Empalhetamentos móveis – 88% eficiência termodinâmica – Geração de energia – Indústrias de Papel e Celulose
16. TIPOS DE TURBINAS A
VAPOR
• FLUXO RADIAL - Ljungstrom – STALL
16. TIPOS DE TURBINAS A
VAPOR
• MULTIPLOS ESTÁGIOS - MST
16. TIPOS DE TURBINAS A
VAPOR
• MULTIPLOS ESTÁGIOS - MST
16. TIPOS DE TURBINAS A
VAPOR
• Contra - Pressão: Pressão Saída > Pressão Atm • Condensação: Pressão Saída < Pressão Atm (Vácuo) • Extração Controlada: Tiragem de vapor intermediária com válvulas de controle. • Extração Não Controlada ou Sangria: Tiragem de vapor intermediária sem controle. • Indução: Adição intermediária de vapor.
16. TIPOS DE TURBINAS A
VAPOR
Contra-Pressão
16. TIPOS DE TURBINAS A
VAPOR
Condensação
16. TIPOS DE TURBINAS A
VAPOR
ExtraçãoControlada
16. TIPOS DE TURBINAS A
VAPOR
ExtraçãoControlada
16. TIPOS DE TURBINAS A
VAPOR
ExtraçãoControlada
16. TIPOS DE TURBINAS A
VAPOR
ExtraçãoNão-controlada
16. TIPOS DE TURBINAS A
VAPOR
Indução
17. NORMAS APLICÁ APLICÁVEIS A TURBINAS A
VAPOR
17. NORMAS APLICÁ APLICÁVEIS A TURBINAS A
VAPOR
•
NEMA SM-23: Acionamentos mecânicos.
•
NEMA SM-24: Acionamentos de geradores.
•
API-611: Aplicada em refinarias, baixa potência e serviços não críticos (stand-by).
•
API-612: Aplicada em refinarias, alta ou baixa potência e serviços críticos.
•
API-614: Aplicada em sistemas de lubrificação de turbo - máquinas em refinarias.
•
ISO 1940: Balanceamento de turbo-máquinas.
•
API-615: 90 dBA - 8 Horas/Dia - 1 metro (NIVEL DE RUÍDO)
18. COMPONENTES CÂMARA DE VAPOR
18. COMPONENTES CÂMARA DE VAPOR
• Componente fixado a carcaça para admissão de vapor. •
Materiais dependendo das condições de operação: – Ferro Fundido, Aço Fundido, Aço Carbono Molibidênio, Aço Cromo Molibidênio, Aço Laminado, Aço Inoxidável.
• Câmaras são testadas hidrostáticamente a 1,5 vezes a pressão de projeto.
18. COMPONENTES CÂMARA DE VAPOR
• Internamente são montadas as válvulas de regulagem e emergência, dependendo do projeto. • Na entrada de vapor existe o filtro de tela em inox. • As câmaras de vapor podem ter projetos com mono-válvulas ou multi válvulas para controle da turbina. • A engecrol adota os projetos chamados de: Venturi, Fechamento Rápido e Multi-Válvulas.
18. COMPONENTES
Conjunto câmara de vapor
18. COMPONENTES CÂMARA DE VAPOR
18. COMPONENTES
Válvulas de emergência
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE EMERGÊNCIA
• As válvulas são separadas, mecânicamente operadas para rápida ação de fechamento, bloqueando o fluxo de vapor. • Vários tipos são utilizados: Borboleta, Pistão e fechamento rápido. • As válvulas borboleta, foram adotadas no passado em turbinas TERRY e WORTHINGTON.
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE EMERGÊNCIA
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE EMERGÊNCIA
• Venturi: – – – – –
Tipo pistão de deslocamento positivo. Montada após válvula de regulagem. Parcialmente balanceada, para reduzir esforços de abertura. Peças internas protegidas superficialmente. Acionamento por alavancas e mola, interligadas ao dispositivo de sobrevelocidade ou outro.
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE EMERGÊNCIA – Tipo pistão de deslocamento positivo. – Montada antes da válvula de regulagem e com filtro de vapor. – Possibilita estrangulamento do fluxo de vapor. – Atende a norma API-612. – Acionamento mecânico/hidráulico com mola. – Podem ser incorporadas ou separadas. – Tempo de fechamento < 3 segundos
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE EMERGÊNCIA
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE EMERGÊNCIA
– Pode ser exercitada manualmente em operação. – Deve ser exercitada semanalmente, 1/4 ou 1/2 volta, para quebra de incrustrações. – Desarmada por: • Baixa pressão de óleo, proveniente de sobrevelocidade ou outro desarme (solenóide). • Manualmente pela alavanca. • Manualmente pela solenóide.
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE REGULAGEM
• Componente que controla o fluxo de vapor para os expansores, chamado de válvula do regulador. • Interligada ao regulador de velocidade. • Tipos de válvulas do regulador: – Dupla Sede Balanceada – Venturi – Multi-Válvulas
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE REGULAGEM • Simples Estágio adotam normalmente: – Mono-Válvulas: Dupla Sede ou Venturi – Multi-Válvulas: Linear • Múltiplos Estágios adotam normalmente: – – – –
Mono-Válvulas: Dupla Sede ou Venturi Multi-Válvulas: Linear Multi-Válvulas: “Bar-Lift” Barra de Acionamento Multi-Válvulas: Cames
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE REGULAGEM
regulador
trip
Dupla Sede
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE REGULAGEM • Mono-Válvula gera mais perdas em cargas parciais ou variações do vapor, por suprir todos expansores. • Multi-Válvulas divide o fluxo de vapor para grupos de expansores/válvula, gerando menos perdas. • Multi-Válvulas utilizam normalmente o tipo venturi. • Acionamentos por “Bar-Lift”ou Cames, requerem Cilindro de Força para comando das válvulas, os demais utilizam sómente alavancas.
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE REGULAGEM
• Multi-Válvulas Linear: válvula principal e secundárias montadas na mesma haste, abrindo em sequência de acordo com o curso da alavanca. • Múlti-Válvula “Bar-Lift”: válvulas venturi montadas em barra de acionamento, com cursos ajustados para sequência de abertura , acionado por cilindro de força. • Múlti-Válvula Cames: válvulas são operadas individualmente de acrodo com giro do eixo de cames, acionado por cilindro de força.
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE REGULAGEM
Venturi - Alta Pressão
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE REGULAGEM Multi-Válvulas - “Bar Lift” - Multiplos Estágios
18. COMPONENTES VÁLVULAS DE REGULAGEM
Multi-Válvulas - Cames - Multiplos Estágios
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
• Dimensionadas para atender condições de vapor, pressão entrada, temperatura entrada, pressão saída, temperatura saída e vazão (potência) . • Diâmetro de entrada e saída de vapor e/ou materiais são frequentemente os fatores limitantes para reaplicações de turbinas a novas condições de operação.
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
• Composta das seguintes peças: – Lado Admissão: Entrada/Alta Pressão de Vapor – Cobertura/Barril/Extração: Intermediária – Lado Descarga: Saída/Baixa Pressão • Materiais dependendo das condições de operação: – Ferro Fundido, Aço Fundido, Aço Carbono Molibidênio, Aço Cromo Molibidênio, Aço Laminado, Aço Inoxidável.
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
• Construção bi-partida horizontalmente, facilitando manutenção. • Bi-partições verticais são utilizadas em pequenas turbinas e para carcaças intermediárias, afim de facilitar a fabricação, podendo ter 3, 4 ou mais peças. • Carcaças são testadas hidrostáticamente a 1,5 vezes a pressão de projeto.
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
• Carcaças Lado Descarga não suportam as pressões de admissão. • Válvula de Alívio deve ser instalada na tubulação de saída entre a carcaça e válvula gaveta, dimensionada para fluxo total para proteção. • A Válvula Sentinela montada em carcaças são sómente para advertência, gerando ruído e vazamento em pressões elevadas de saída de vapor.
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
• Carcaças são fabricadas para terem suportação dada pela linha de centro, reduzindo movimentação térmica e os melhores resultados para alinhamento. • As turbinas possuem suportes lado descarga, rígidos e próximos ao acoplamento e no lado da admissão, suportes flexíveis, permitindo a dilatação das carcaças. • Algumas possuem guias para expansão lateral.
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
• As carcaças possuem conexões de dreno de pressão que devem ter válvulas para drenagem de condensado durante paradas e aquecimento para partida. • Turbinas sem multi-válvulas na entrada de vapor, utilizam válvulas manuais para cargas parciais, sobrecarga ou variações do vapor.
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
• O plano horizontal de junção das carcaças, são projetados para vedação metal-metal, não utilizando juntas. Recomendado uso sómente de selantes.
• Devem ser tomados cuidados especiais de proteção desta junção, durante o içamento, afim de se evitar danos.
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA • Aplicar selantes nas seguintes áreas de junção: – Planos horizontais e verticais de carcaças. – Anel de vapor e placa de expansores. – Caixas de selagem e carcaças. – Tampas e Corpo de Válvulas. – Sedes e Corpo de valvulas.
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
• Os selantes devem atender as condições de temperatura de entrada de vapor e áreas de vedação, para evitarem vazamentos. • Seguem algumas recomendações: – – – –
RTV 732 Black < 500ºF (260ºC) Gore-Tex Joint Sealant < 600ºF (315ºC) Hylomar PL32 < 600ºF (315ºC) Turbo R de 500ºF (260ºC) a 750ºF (400ºC)
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
– Turbo 50 Kit 950ºF (510ºC) máx. – Tem-Flex String Kit < 500ºF (260ºC) – Permatex Ultra Cooper < 600ºF (315ºC) – Alinco > 750ºF (400ºC) * deverá ser preparado a quente para montagem final das carcaças. – Klemm&Cia - Óleo de Linhaça > 750ºF (400ºC) *deverá ser preparado a quente para montagem final das carcaças.
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
18. COMPONENTES CARCAÇ CARCAÇA
• O torqueamento dos prisioneiros e/ou parafusos devem ser executados ordenadamente. – Simples Estágio: da admissão para descarga, alternando os lados. – Multiplos Estágios: alternando a partir dos maiores (1º estágio) para admissão e descarga. – Torquear em 3 etapas: 50%, 100%, 100%(verificação).
18. COMPONENTES PLACA DE EXPANSORES
18. COMPONENTES PLACA DE EXPANSORES
• Componente onde ocorre o ganho de energia cinética. • Chamado também de placa de bocais, bicos, etc... • Os furos dos expansores podem ser diâmetros calibrados ou adotando-se blocos de seção retangular (menor perda e maior área de passagem). • Podem ser de admissão parcial (180º) ou total (360º).
18. COMPONENTES PLACA DE EXPANSORES
18. COMPONENTES PLACA DE EXPANSORES
Fundamental: Dimensional, Acabamento Superficial e a Razão de expansão
18. COMPONENTES Placa de EXPANSORES
Placa de expansores de furos Placa de expansores De blocos
18. componentes diafragma
diafragmas
18. componentes diafragma
18. COMPONENTES DIAFRAGMAS
18. COMPONENTES diafragmas
18. COMPONENTES PLACA DE PALHETAS FIXAS
18. COMPONENTES PLACA DE PALHETAS FIXAS
18. COMPONENTES PLACA DE PALHETAS FIXAS
• Item para estágio tipo Curtis. • Redireciona o fluxo de vapor da 1ª para a 2ª fileira de palhetas da roda. • Podem ser de admissão parcial (180º) ou total (360º), dependendo da placa de expansores.
18. COMPONENTES PLACA DE PALHETAS FIXAS
18. COMPONENTES SELAGEM DE VAPOR
• O engaxetamento tem a função de vedar as carcaças e interestágios, afim de se evitar vazamentos de vapor. • Os engaxetamentos estão dimensionados para: – Simples Estágio: Pressão/Temperatura-Descarga – Múltiplos Estágios: • Pressão/Temperatura - 1º Estágio – Admissão • Pressão/Temperatura - Descarga
18. COMPONENTES SELAGEM DE VAPOR
• Os tipos de engaxetamentos utilizados em turbinas são: – – – –
Anéis de Carvão Anéis Labirinto lâminas Selos Mecânicos
• Anéis de carvão são mais eficientes que os labirintos, mas são limitados pela velocidade superficial e desgastes mais frequentes.
18. COMPONENTES SELAGEM DE VAPOR
• O acesso aos engaxetamentos requerem a desmontagem da metade superior da carcaça. • Alguns projetos adotam caixas fixadas a carcaça, evitando esta desmontagem. • A eficiência dos engaxetamentos previnem contaminação de água no óleo.
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS DE CARVÃO
18.
COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR
ANÉ ANÉIS DE CARVÃO
• Montados em conjunto com anéis espaçadores ou caixas de engaxetamento. • São tri-partidos, para facilitar montagem com o eixo na turbina. • Os segmentos são fixados com molas e pinos anti-rotação. • A superfície do eixo nesta região, deverá ser revestida para desgaste por atrito e corrosão.
18.
COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR
ANÉ ANÉIS DE CARVÃO
• A quantidade de anéis de carvão, dependem da faixa de pressão do interno para atmosfera. • Pressão Diferencial Máxima 2.5 Kgf/cm² • A vedação é radial através de pequena folga a frio anel/eixo (0.10mm) e axial pelo contato entre anel/placa ou anel/caixa. • Os anéis e placas espaçadoras são estáticas.
18.
COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS DE CARVÃO
ATM
Anel de carvão
RODAS
Placa espaçadora
eixo
mola
Caixa de mancal
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS DE CARVÃO
• O mesmo engaxetamento pode dar diferentes anéis, devido as condições de operação. • Turbinas de simples estágio e pequenas múltiplos estágios, utilizam anéis de carvão. •
Anéis de carvão possuem baixo custo em relação a labirintos e selos mecânicos.
• Limites: Dia. Máx. Eixo 150.0 mm, 300°C e/ou 50m/s
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS DE CARVÃO
• Folga em operação normal: 0.10mm (no diâmetro) • O anéis podem ser do tipo angular ou retos, no assentamento da mola. • O acabamento superficial das faces dos anéis e placas espaçadoras devem ser 16 RMS (Lapidação). • As placas são lisas, exceto as montadas nos drenos que possuem ressaltos.
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS DE CARVÃO
• Tubulações de dreno: – – – – – –
Linhas separadas para cada engaxetamento. Não utilizar reduções de diâmetros. Evitar muitas curvas de linha. Evitar coletores de condensado com diversas linhas. Não conectar submerso em água. Não instalar vávulas. Livre para atmosfera.
18.
COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR
ANÉ ANÉIS DE CARVÃO
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS DE CARVÃO
• Os segmentos dos anéis devem ser identificados após fabricação e não podem ser misturados com outros anéis. • Os segmentos não são intercambiáveis. Na desmontagem devem ser armazenados separadamente, identificando posição de montagem. • Para pressões de trabalho altas, devem ser utilizados ejetores para drenagem.
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS DE CARVÃO
• Carenagens e isolamentos térmicos, devem estar abertos entre os engaxetamentos e caixas de mancais. • Anéis de carvão em turbinas de partida rápida, possuem menor vida útil devido as dilatações. • Turbinas de Condensação (Vácuo na Saída) requerem montagens especiais dos anéis de carvão.
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COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR
ANÉ ANÉIS LABIRINTO
• Normalmente utilizado em multiplos estágios. • Projetado para não ter contato com o eixo e limites de rotação. • Possuem elevada vida útil. • Ocorre contato com o eixo, caso ocorram problemas nos mancais
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS LABIRINTO
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS LABIRINTO
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS LABIRINTO
• A folga diametral a frio anel/eixo deve estar na faixa de 0.40mm • Utilizado em aplicações de alta pressão e alta velocidade. • Tipos de anéis labirinto: – Retos: Baixa pressão, Eixo liso. – Escalonado: Altas pressões, Eixo com rebaixos, Sensível a deslocamentos axiais.
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS LABIRINTO
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS LABIRINTO
• Os segmentos podem ser bi-partidos ou quadri-partidos com molas radiais e pinos anti-rotação.
• Os segmentos dos anéis devem ser identificados após fabricação e não podem ser misturados com outros anéis.
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COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR
ANÉ ANÉIS LABIRINTO
• A quantidade de pontos (lábios), drenos e extração de condensado dependem da faixa de pressão diferencial. • Normalmente os labirintos do lado do acoplamento, são retos, devido a baixa pressão do vapor nesta região. • Os anéis podem ser fabricados em Bronze ou Ferro Fundido. Depende da temperatura.
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS LABIRINTO
• Estes anéis são montados em canais usinados nas carcaças e diafragmas dos inter-estágios. • Os anéis escalonados devem ser retirados, quando for verificado o deslocamento axial do rotor. • Após alinhamento interno da turbina, as folgas dos labirintos devem ser relatoriadas para verificação. • Caso as folgas radiais sejam apertadas, o alinhamento interno é crítico.
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS LABIRINTO
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS LABIRINTO
• O alinhamento interno deve ser executado com mandril, sistema de arame ou a laser. • O mandril é desenhado para ter a mesma deflexão do eixo da turbina. • Turbinas com entre centros de mancais elevados são mais críticas para alinhamento interno. • Turbinas de Condensação (Vácuo na Saída) requerem montagens especiais dos anéis labirinto.
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS tipo Lâmina
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR ANÉ ANÉIS tipo LÂMINA
• Este anel possui as mesmas características de desempenho do anterior, mas tem forma construtiva diferenciada. • O engaxetamento é composto de lâminas em aço inox montadas no eixo e buchas escalonadas fixadas nas carcaças. • Folgas diametrais: 0.50mm
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR SELOS MECÂNICOS
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR SELOS MECÂNICOS
• Desenhado para eliminação de vazamentos. • Projeto sofisticado • Requer tolerâncias apertadas. • Alto custo e difícil montagem. • Sensível a impurezas. • Poucas referências em operação.
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR SELOS MECÂNICOS
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR EXTRAÇ EXTRAÇÃO DE CONDENSADO
• Utilizado para evitar vazamento de vapor para atmosfera, criando leve vácuo nos tubos de dreno. • Condensa vapor dos engaxetamentos e possibilita reaproveitamento do condensado. • Composto de Condensador, Ejetor, Tanque, Válvulas, Instrumentos e Tubulações. • Os drenos das tampas da câmara de vapor e emergência, podem ser conectados ao sistema.
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR EXTRAÇ EXTRAÇÃO DE CONDENSADO
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR EXTRAÇ EXTRAÇÃO DE CONDENSADO
Contra-pressão
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR EXTRAÇ EXTRAÇÃO DE CONDENSADO
Condensação
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR Eetores
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR
18. COMPONENTES - SELAGEM DE VAPOR
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