governadores de turbinas a vapor

Seminário de Turbinas a

vapor

GOVERNADORES: MECÂNICOS, HIDRÁULICOS

E ELETRÔNICOS

Seminário de Turbinas a vapor

Governadores: mecânicos, hidráulicos e eletrônicos

Autores: Perácio Contreiras, Tauã Azevedo, Victor Canabrava, Victor Said, Victoria

Benvenuto e Yasmin Ferreira

Docente: Claudio Reynaldo

Salvador 2014

Departamento de Automação e Sistemas

Coordenação de Automação e Controle Industrial

Objetivo; Introdução; Definição de uma turbina a vapor; Tipos de turbina a vapor; Componentes de uma turbina a vapor; Definição de governadores; Tipos de governadores;

Mecânico; Hidráulico; Eletrônico.

Controle de Velocidade da Turbina a Vapor; Problemas Operacionais; Considerações Finais; Referências.

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO

Atualmente, turbinas a vapor tem ampla utilização industrial, sendo aplicadas para diversas finalidades.

Governador é um acessório das turbinas destinado ao controle de velocidade das mesmas, sendo responsável por manter a rotação e entrada de vapor constante.

Aqui serão abordados três tipos principais de governadores: os mecânicos, hidráulicos e eletrônicos.

O objetivo desse trabalho é efetuar uma análise descritiva a respeito dos governadores de turbinas a vapor, no que se refere à compreensão do funcionamento destes.

Explanando desde sua definição, aos seus tipos, problemas operacionais e componentes, pretende-se abordá-los de forma a compreender sua aplicação processual e importância para a otimização das Turbinas a Vapor.

OBJETIVOS

DEFINIÇÃO DE UMA TURBINA A VAPOR

TURBINAS EM GERAL: Motor Rotativo;Conversão de energia;Realizar um trabalho;Hidráulicas (de água), a vapor ou a gás.

Turbina Hidráulica

Turbina a vaporTurbina a gás

• Alta Pressão;

• Alta Temperatura;

Energia do Vapor

• Redução da passagem;

• Aumento da velocidade;

Expansores

• Redução da temperatura;

• Redução da pressão;

Energia Cinética


TURBINAS A VAPOR: Conversão de energia do vapor em

trabalho mecânico; Duas etapas: 1 ª Etapa - Energia cinética obtida através

dos expansores;


TURBINAS A VAPOR: 2ª Etapa – Energia cinética transformada

em trabalho mecânico; Dois princípios: ação e reação;

Princípio da Ação ou Impulsão

Princípio da Reação

TIPOS DE TURBINAS A VAPOR

As turbinas a vapor podem ser classificadas:a) De acordo com a pressão de descarga:

Condensantes: Pressão de descarga < P.atm; Não-condensantes: Pressão de descarga > P.atm.

b) De acordo com o fluxo de vapor através da turbina: Fluxo Direto; Com reaquecimento; Com extração automática; Com extração não automática; Com indução; Com extração-indução; Com fluxo dividido na descarga.

Tipos de estágios da Turbina de Ação


c) Quanto ao princípio de funcionamento: Turbinas de ação: Estágios Rateau e Curtis; Turbinas de Reação: Estágio Parsons;

Estágio de Parsons da Turbina de Reação


d) Quanto ao número de estágios: Simples; Multiestágios.

e) Quanto à direção do fluxo de vapor: Axial; Radial.

f) Quanto a ligação ao equipamento acionado: Ligação Direta; Ligação Indireta.

Carcaça ou Estator; Eixo da Turbina; Rotor; Expansores; Palhetas; Diafragmas; Mancais; Válvulas de Controle Admissão; Válvula de Controle de Extração; Válvula de Bloqueio Automático.

COMPONENTES DE UMA TURBINA A VAPOR

DEFINIÇÃO DE GOVERNADORES

A variação da carga provoca a variação da velocidade do eixo turbina e consequentemente a sua potência;

Governador ou regulador de velocidade: tem a função de manter constante a rotação do eixo da turbina;

Realiza tal função atuando na Válvula de Controle de Admissão;

DEFINIÇÃO DE GOVERNADORES

São instalados no eixo da turbina;

Aumento de carga – Abertura da Válvula de Controle de Admissão/ Diminuição da carga – Fechamento da Válvula de Controle de Admissão;

Os principais tipos de governadores são: mecânicos ou de massas oscilantes, hidráulicos e eletrônicos.

MECÂNICO: Governadores mecânicos são utilizados em moinhos de

vento desde o século XVII; James Watt “inventa” o governador de velocidade em

1788.

TIPOS DE GOVERNADORES

Governador Centrífugo Representação do Governador Centrífugo

PesoPeso

EixoConexão Válvula


HasteHaste

MECÂNICO:


HIDRÁULICO: Possui como elemento primário a bomba de

óleo;

Classificam-se como governadores do tipo anisócrono;

Funcionam de forma compensatória;

Pressão de descarga da bomba é proporcional à velocidade do eixo da turbina.


ELETRÔNICO: Uma grande vantagem de utilizar circuitos eletrônicos

é aumentar a rapidez de resposta e aperfeiçoar a confiabilidade do governador;

Possui três elementos básicos: o transmissor-amplificador, um elemento sensor e um elemento final de correção;

Em caso de uma diferença entre a velocidade definida e a real, cria-se uma diferença de potencial que seja proporcional a essa diferença;

A corrente gerada é amplificada e convertida em sinal hidráulico.


O sistema de controle de uma turbina a vapor, tem como objetivo manter a variável controlada em seu set point (valor desejado) de forma constante;

A variável controlada é a velocidade;

A vazão de vapor é controlada a partir da abertura ou fechamento da válvula de admissão;

CONTROLE DA VELOCIDADE DA TURBINA A VAPOR

As condições de vapor admitido e descarregado são constantes, a potência e a velocidade do vapor crescem proporcionalmente à vazão do vapor;

W = m (h1 – h2)


a) mantendo-se a abertura da válvula de admissão e variando para menos a potência exigida, a velocidade do vapor irá aumentar por causa do excesso de vapor recebido;

b) mantendo-se a abertura da válvula de admissão e aumentando a carga no eixo da turbina, a velocidade do vapor cairá.


PROBLEMAS OPERACIONAIS

A função do governador é resolver os problemas operacionais da turbina, dessa forma, são os problemas secundários que interferem no seu funcionamento, são eles:

Redução drástica ou parada da passagem de vapor pela turbina;

Parada da alimentação do governador;

Falta de óleo.

Ao garantirem o controle de velocidade do eixo, uma das mais importantes variáveis da turbina, os governadores são componentes indispensáveis para que se mantenha o correto funcionamento deste equipamento.

Foi possível, com esse trabalho, evidenciar a importância desse componente, além de entender melhor seu funcionamento e quais as suas características.

Assim, tendo contemplado todos os pilares básicos para o entendimento deste assunto, espera-se que o objetivo inicial proposto tenha sido atingido e almeja-se ainda que discussões pertinentes possam surgir a partir desta apresentação.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

ANDRADE, Alan Sulato. Máquinas térmicas AT-056. Universidade Federal do Paraná. Disponível em: <http://goo.gl/p75Yva>. Acesso em: 09 fev. 2014.

BALANÇO Pesos Governador; Disponível em <http://goo.gl/kUPI1V>. Acesso em: 14 fev. 2014.

CÉSAR, Evelin. Turbinas a Vapor. Disponível em: <http://goo.gl/pey5Bc>. Acesso em: 12 fev. 2014.

CONTROLE da Potência Ativa e da Frequência. Disponível em <http://goo.gl/EVnDnN>; Acesso em: 02 fev. 2014.

CHRISTINA, Elaine. Turbinas a vapor. Disponível em: <http://goo.gl/3sWTup>. Acesso em: 09 fev. 2014.

REFERÊNCIAS

DARTORA, Fábio Lopes. Desenvolvimento de Reguladores Mecânicos Centrífugos Para Aplicação em Motores a Diesel Equipados com Bombas Injetoras Unitárias. Disponível em <http://goo.gl/gToZm7>. Acesso em: 14 fev. 2014.

HOLANDA, Eduardo. Turbinas a vapor 3. Disponível em: <http://goo.gl/OsZWcK>. Acesso em: 10 fev. 2014.

OLIVEIRA, Elieser Parcero. Turbinas a Vapor. Disponível em: <http://goo.gl/bLDVSV>. Acesso em: 09 fev. 2014.

SANDVIK Coromant. Carcaça de turbina. Disponível em: <http://goo.gl/wpaf0e>. Acesso em: 27 jan. 2014.

TURBINAS a vapor. Disponível em: <http://goo.gl/8fdv16>. Acesso em: 24 jan. 2014.

REFERÊNCIAS

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