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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.
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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
DEFINIÇÃO DE UMA TURBINA A VAPOR
TURBINAS A VAPOR: Conversão de energia do vapor em
trabalho mecânico; Duas etapas: 1 ª Etapa - Energia cinética obtida através
dos expansores;
DEFINIÇÃO DE UMA TURBINA A VAPOR
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
TIPOS DE TURBINAS A VAPOR
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
TIPOS DE TURBINAS A VAPOR
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
TIPOS DE GOVERNADORES
HasteHaste
TIPOS DE GOVERNADORES
MECÂNICO:
TIPOS DE GOVERNADORES
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.
TIPOS DE GOVERNADORES
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.
TIPOS DE GOVERNADORES
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)
CONTROLE DA VELOCIDADE DA TURBINA A VAPOR
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.
CONTROLE DA VELOCIDADE DA TURBINA A VAPOR
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