CURSO TURBINA - ENGECROL -PARTE 1.pdf

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TURBINAS E COMPRESSORES

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Treinamento de capacitação

turbinas a vapor

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INTRODUINTRODUÇINTRODUINTRODUÇÇÇÃOÃOÃOÃO

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• 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.

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• 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.

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INTRODUINTRODUINTRODUINTRODUÇÇÇÃOÇÃOÃOÃO

• 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.

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1.

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INTRODUINTRODUINTRODUINTRODUÇÇÇÃOÇÃOÃOÃO

• 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

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CARACTERCARACTERÍÍÍÍSTICAS TERMODINÂMICASCARACTERCARACTER STICAS TERMODINÂMICASSTICAS TERMODINÂMICASSTICAS 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.

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3 ....

CARACTERCARACTERÍÍÍÍSTICAS CARACTERCARACTER STICAS STICAS mecâniCASSTICAS mecâniCASmecâniCASmecâniCAS

• 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

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aplicaaplicaçaplicaaplicaççãoçãoãoão

• As turbinas a vapor servem como elemento motriz nas seguintes aplicações:

a) Geradores e) Navalhas

b) Bombas f) Moendas

c) Compressores g) Picadores

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5

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CicloCicloCicloCiclo ttttéééérmicormicormicormico

• 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.

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NO

NOÇ

NO

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ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES 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.

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NO

NOÇ

NO

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ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES TERMODINÂMICAS

• Calor - Toda transferência de energia que é associada unicamente à diferença de temperatura.

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NO

NOÇ

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ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES TERMODINÂMICAS

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NOÇ

NO

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ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES 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.

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NO

NOÇ

NO

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ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES 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

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NO

NOÇ

NO

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ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES 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

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NO

NOÇ

NO

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ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES 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

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NO

NOÇ

NO

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ÕES TERMODINÂMICAS

DIAGRAMA DE MOLLIER

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NO

NOÇ

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ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES 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

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. . . .

NO

NOÇ

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ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES 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.

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6. NO

NOÇ

NO

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ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES 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.

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6. NO

NOÇ

NO

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ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES 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

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6. NO

NOÇ

NO

Ç

ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES 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.

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6. NO

NOÇ

NO

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ÇÕES TERMODINÂMICAS

ÕES 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

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7.

7. EXPANSORES

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)

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7.

7. EXPANSORES

EXPANSORES

Placa de expansores de furos

Placa de expansores De blocos

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7.

7. EXPANSORES

EXPANSORES

CONVERGENTE

• P Critica = 0.577 P1 Vapor Seco Saturado • P Critica = 0.546 P1 Vapor Superaquecido • P2 > P Crítica

• P1 = Entrada ; P2 = Saída

d

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7.

7. EXPANSORES

EXPANSORES

CONVERGENTE – DIVERGENTE

• P2 < P Critica

DG DB

DB= diâmetro da boca DG= diâmetro da garganta

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7.

7. EXPANSORES

EXPANSORES

DG= diâmetro da garganta DB= diâmetro da boca DB

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. . . . PrincipioPrincipioPrincipioPrincipio de de de de aaaaççãoççãoão x ão x x x reareaçreareaççãoçãoãoão

• 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,

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8

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. EST. EST. ESTÁ. ESTÁÁGIO AÁGIO AÇGIO AGIO AÇÇÇÃO ou impulsoÃO ou impulsoÃO ou impulsoÃO ou impulso

• Palhetas montadas na periferia da roda

• Não requer vedação externa no topo das palhetas. • Menor empuxo axial

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9

. EST. EST. ESTÁ. ESTÁÁGIO REAÁGIO REAÇGIO REAGIO REAÇÇÇÃOÃOÃOÃO

• 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.

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. EST. EST. ESTÁ. ESTÁÁGIO REAÁGIO REAÇGIO REAGIO REAÇÇÇÃOÃOÃOÃO

• Projeto com folgas apertadas para grandes diâmetros. • Custo de fabricação elevado.

• Custo de manutenção elevado. • Alta eficiência termodinâmica:

– Reação = 92%

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. PERDAS INTERNAS. PERDAS INTERNAS. PERDAS INTERNAS. 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.

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• Título do vapor: gotículas de água geram desgaste. • Tubulações: Entrada e Saída de Vapor

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PLACA DE ESPANSORES RODA 1ª FILEIRA PALHETA FIXA RODA 2ª FILEIRA

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ESTATOR

LABIRINTO

ROTOR ROTOR

ANEL LABIRINTO TIPO

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ROTOR (EIXO + RODA)

PERDAS DE ENERGIA CARCAÇA

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. . . . CCÁCCÁÁÁLCULO BLCULO BÁLCULO BLCULO BÁÁÁSICO PARA SELESICO PARA SELESICO PARA SELEÇSICO PARA SELEÇÇÇÃO DE TURBINA A VAPORÃO DE TURBINA A VAPORÃO DE TURBINA A VAPORÃO 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 ;...)

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Vazão de vapor x Potência

M = [kg/h]

h1;h2 : [kcal/kg]

η = η_i - perdas termodin. [%] P = Pturb+ perdas mec.[kW]

Rendimento (estágio) (ηηηη_i= isentrópico )

η_i → Gráfico: W / V

D = diam. da roda (m) n = rotação turbina(rpm) W = veloc. perif. roda (m/s) V = Velocidade vapor (m/s)

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• 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

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• Rendimento isentrópico, η_i

– ηi Gráfico : função W / V • Rendimento da turbina, η

– η = η_i – perdas (atrito, ventilação,etc) • Entalpia real na saída: h2r

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• 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}

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• Selagem _{P1, P2, M}

• Área dos expansores _{P1, ∆P est., M} • Área dos diafragmas _{∆P est., M}

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CÁLCULO DE NÚMERO DE ESTÁGIOS

Dados:

Pe=40 Bar Ø estágio 700.0mm = 0.7m Ps= 2.4 Bar Te =400°C 5500 RPM = 83.3 RPS

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 η = 0.85 % v w = π x D x RPS v _{91.5 x}_∆_{H (ótimo)} w = 0.5 = π x 0.7 x 83.3 v _{91.5 x}_∆_{H (ótimo)} ∆ H (ótimo) = 16 kcal/kg

Número de estágios = ∆H teórico

∆H ótimo =

148

16 =

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14.

CURVAS DE FLUXO x POTÊNCIACURVAS DE FLUXO x POTÊNCIACURVAS DE FLUXO x POTÊNCIACURVAS DE FLUXO x POTÊNCIA

VM1

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14.

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15.

SEGMENTOS DE MERCADOSEGMENTOS DE MERCADOSEGMENTOS DE MERCADOSEGMENTOS 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.

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. TIPOS DE TURBINAS A VAPOR. TIPOS DE TURBINAS A VAPOR. TIPOS DE TURBINAS A VAPOR. TIPOS DE TURBINAS A VAPOR

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• FLUXO RADIAL - Ljungstrom – STALL – Empalhetamentos móveis

– 88% eficiência termodinâmica – Geração de energia

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• 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.

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17.

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17.

NORMAS APLICNORMAS APLICÁNORMAS APLICNORMAS APLICÁÁÁVEIS A TURBINAS A VAPORVEIS A TURBINAS A VAPORVEIS A TURBINAS A VAPORVEIS 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.

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18. COMPONENTES. COMPONENTES. COMPONENTES. COMPONENTES CÂMARA DE VAPOR CÂMARA DE VAPOR CÂMARA DE VAPOR CÂMARA DE VAPOR

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18. COMPONENTES. COMPONENTES. COMPONENTES. COMPONENTES

• 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.

CÂMARA DE VAPOR CÂMARA DE VAPOR CÂMARA DE VAPOR CÂMARA DE VAPOR

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• 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.

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

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Conjunto

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

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V

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

• 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.

V

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

V

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

• 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.

V

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

– 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

V

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

V

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– 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.

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

V

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

• 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

V

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

• 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

V

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

Dupla Sede

V

VÁ

Á

ÁLVULAS DE REGULAGEM

Á

LVULAS DE REGULAGEM

trip

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

• 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.

V

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18

18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

• 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.

V

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

Venturi - Alta Pressão

V

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

Multi-Válvulas - “Bar Lift” - Multiplos Estágios

V

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18 . COMPONENTES

. COMPONENTES

Multi-Válvulas - Cames - Multiplos Estágios

V

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. COMPONENTES. COMPONENTES. COMPONENTES. COMPONENTES CARCA

CARCA CARCA CARCAÇÇÇÇAAAA

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18

. COMPONENTES. COMPONENTES. COMPONENTES. COMPONENTES

• 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.

CARCA CARCA CARCA CARCAÇÇÇÇAAAA

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• 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.

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• 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.

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18

• 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.

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18

• 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.

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18

18 • 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.

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18

18 • O plano horizontal de junção das carcaças, são projetados

para vedação metal-metal, não utilizando juntas.

• Devem ser tomados cuidados especiais de proteção desta

junção, durante o içamento, afim de se evitar danos.

CARCA CARCACARCA CARCAÇÇÇAÇAAA

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• 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.

CARCA CARCACARCA CARCAÇÇÇÇAAAA

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18

• 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)

CARCA CARCACARCA CARCAÇÇÇAÇAAA

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– 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.

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18

• 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).

(119)

18

PLACA DE EXPANSORES PLACA DE EXPANSORESPLACA DE EXPANSORES PLACA DE EXPANSORES

(120)

18

• 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).

PLACA DE EXPANSORES PLACA DE EXPANSORES PLACA DE EXPANSORES PLACA DE EXPANSORES

(121)

18

(122)

18

Fundamental: Dimensional, Acabamento Superficial e a Razão de expansão

(123)

18

Placa de EXPANSORES Placa de EXPANSORES Placa de EXPANSORES Placa de EXPANSORES Placa de expansores de furos Placa de expansores De blocos

(124)

18

. componentes. componentes. componentes. componentes diafragma

diafragmadiafragma diafragma

(125)

18

. componentes. componentes. componentes. componentes diafragma

diafragmadiafragma diafragma

(126)

18

. COMPONENTES. COMPONENTES. COMPONENTES. COMPONENTES DIAFRAGMAS DIAFRAGMAS DIAFRAGMAS DIAFRAGMAS

(127)

18

. COMPONENTES. COMPONENTES. COMPONENTES. COMPONENTES diafragmas diafragmas diafragmas diafragmas

(128)

18

PLACA DE PALHETAS FIXAS PLACA DE PALHETAS FIXAS PLACA DE PALHETAS FIXAS PLACA DE PALHETAS FIXAS

(129)

18

(130)

18

• 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.

(131)

18.

COMPONENTESCOMPONENTESCOMPONENTESCOMPONENTES

(132)

18

• O engaxetamento tem a função de vedar as carcaças e inter-estágios, 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

SELAGEM DE VAPOR SELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPOR SELAGEM DE VAPOR

(133)

18

• 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.

SELAGEM DE VAPOR SELAGEM DE VAPOR SELAGEM DE VAPOR SELAGEM DE VAPOR

(134)

18

• 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.

SELAGEM DE VAPOR SELAGEM DE VAPOR SELAGEM DE VAPOR SELAGEM DE VAPOR

(135)

18

. COMPONENTES . COMPONENTES . COMPONENTES . COMPONENTES ---- SELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPOR AN

ANAN

(136)

18

18 .

.

COMPONENTES COMPONENTES ---- SELAGEM DE VAPORCOMPONENTES COMPONENTES SELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPOR

• 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.

AN AN AN

(137)

18

18 .

.

COMPONENTES COMPONENTES COMPONENTES COMPONENTES ---- SELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPOR

• 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.

AN ANAN

(138)

18

18 .

.

COMPONENTES COMPONENTES COMPONENTES COMPONENTES ---- SELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPOR AN

ANAN

ANÉÉÉIS DE CARVÃOÉIS DE CARVÃOIS DE CARVÃOIS DE CARVÃO

ATM RODAS Anel de carvão Placa espaçadora mola Caixa de mancal eixo

(139)

18

. COMPONENTES . COMPONENTES . COMPONENTES . COMPONENTES ---- SELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPOR

• 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

AN AN AN

(140)

18.

• 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.

AN AN AN

(141)

18

• 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.

AN ANAN

(142)

18

18 .

.

ANAN

(143)

18

• 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.

AN ANAN

(144)

18

• 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.

AN AN AN

(145)

18

18 .

.

• 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

AN AN AN

(146)

18

AN AN

(147)

18

18 .... COMPONENTES

COMPONENTES

COMPONENTES ---- SELAGEM DE VAPOR

COMPONENTES

SELAGEM DE VAPOR

AN AN AN

(148)

18

• 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.

AN AN AN

(149)

18

ANAN

(150)

18

• 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.

AN ANAN

(151)

18

18 .

.

• 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.

AN ANAN

(152)

18

• 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.

AN ANAN

(153)

18.

ANAN

(154)

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• 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.

AN AN AN

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AN AN

(156)

18

• 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

AN AN AN

(157)

18

. COMPONENTES . COMPONENTES . COMPONENTES . COMPONENTES ---- SELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPOR SELOS MECÂNICOS

SELOS MECÂNICOS SELOS MECÂNICOS SELOS MECÂNICOS

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• Desenhado para eliminação de vazamentos. • Projeto sofisticado

• Requer tolerâncias apertadas. • Alto custo e difícil montagem. • Sensível a impurezas.

• Poucas referências em operação.

SELOS MECÂNICOS SELOS MECÂNICOS SELOS MECÂNICOS SELOS MECÂNICOS

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. COMPONENTES . COMPONENTES . COMPONENTES . COMPONENTES ---- SELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPOR SELOS MECÂNICOS

SELOS MECÂNICOS SELOS MECÂNICOS SELOS MECÂNICOS

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• 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.

EXTRA EXTRA EXTRA

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. COMPONENTES . COMPONENTES . COMPONENTES . COMPONENTES ---- SELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPOR EXTRA

EXTRA EXTRA

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Contra-pressão EXTRA

EXTRA EXTRA

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Condensação EXTRA

EXTRA EXTRA

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. COMPONENTES . COMPONENTES . COMPONENTES . COMPONENTES ---- SELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPORSELAGEM DE VAPOR Eetores