Como funciona uma Turbina a Vapor

A Turbina a Vapor tem função converter a energia contida no vapor em energia mecânica para acionamento de geradores, compressores e outras máquinas.

Abaixo seguirá os passos do vapor na turbina.

Nesse meio tempo, antes de admitir vapor na turbina deverá aquecer a linha e remover todo condensado para evitar danos na turbina, para isso deve ser aberto os drenos mais próximos do sistema de admissão de vapor.

O fluxo de vapor começa pelo sistema de admissão, o vapor segue primeiramente pela válvula de parada rápida (Stop valve) que é responsável pelo corte rápido de vapor em caso de falhas na operação da máquina como um todo, segue abaixo alguns pontos que causam trip na turbina a vapor:

• Deslocamento axial
• Pressão alta no condensador
• Vibração
• Excentricidade
• Abertura do disjuntor
• Expansão diferencial
• Temperatura do Vapor
• Nível do condensador

Contudo se desejar uma explicação mais detalhada poderá ver outros pontos críticos.

Além desses pontos teremos vários outros que poderão ser incluídos de acordo com o projeto.

O vapor após a Stop Valve segue para as válvulas reguladoras ou sistema de parcializadoras operadas por governor mecânico que fará o controle de admissão de vapor para a turbina a vapor de acordo com a carga desejada.

Após as válvulas de controle o vapor é admitido na turbina onde será expandido e terá sua energia convertida em energia mecânica, esse processo pode variar em duas tecnologias, sendo reação e ação.

O tamanho das palhetas tende a aumentar até no último estágio, isso acontece devido a expansão do vapor que a cada estágio ocupa um espaço maior.

Selagem Interna

É desejável que todo fluxo de vapor passe pelas palhetas e realize trabalho, mas parte flui pelos pontos entre parte móvel e fixa, para evitar isso a turbina conta com sistema de selagem interna.

Classificação das Turbinas

As turbinas poderão contar com sistema de extração, que pode ser controlada ou de sangria, também poderão ser de simples ou múltiplos estágios.

Nas turbinas com extração controlada tem um sistema que restringe o fluxo de vapor na turbina para os estágios seguintes fazendo com que o vapor seja extraído, nesse caso a o sistema modulará de acordo com a necessidade do processo que a extração atende, dependendo da turbina poderá ter aumento na admissão de vapor ou simplesmente redução na geração.

A extração por sangria é simplesmente um ponto na turbina onde o vapor é extraído, a pressão irá variar de acordo com a carga da turbina, normalmente esse vapor é utilizado em trocadores de calor onde a oscilação de pressão não é um fator crítico.

A turbina de simples estágio tem todo vapor expandido uma única vez, a quantidade de estágios pode variar, as palhetas móveis converterá a energia cinética em energia mecânica enquanto as demais palhetas fixas terão a função de direcionar o vapor para o próximo estágio. Toda turbina desse tipo sempre será de ação e normalmente Curtis.

A turbina de multiestágio se caracteriza pelas várias expansões que o vapor sofre nos vários estágios que tem, enquanto poderá ser de ação ou reação.

Condensação após a turbina a vapor

O vapor após realizar trabalho na turbina em caso de turbinas de contrapressão seguirá para outro processo, pois nesse caso ainda terá energia útil, nesse tipo de turbina a pressão da exaustão da turbina é acima da pressão atmosférica.

Na turbina de condensação a exaustão trabalha abaixo da pressão atmosférica, o vapor tem toda sua energia útil aproveitada na turbina. Em seguida o vapor após expandir na turbina segue para o condensador.

O condensador é responsável pela condensação do vapor e consequentemente responsável pelo vácuo, devido a redução de volume causado pela condensação do vapor temos o vácuo, o fator mais impactado no processo é o rendimento da turbina, quanto maior o vácuo no condensador, então maior será a quantidade de energia que conseguirá extrair do vapor.

O condensador é resfriado por água proveniente da torre de resfriamento, a água flui pelo tubos do condensador, dessa forma acontece a troca de calor entre os tubos e o vapor fazendo com que ele condense.

A princípio a torre de resfriamento poderá ser de tiragem natural ou tiragem mecânica quando utilizados ventiladores.

Contudo também poderá utilizar outro tipo de condensador quando a água for escassa, no caso o Air Cooled Condenser.

Problemas que podem interferir no vácuo

O vapor após ser condensado segue para as bombas de extração de condensado e segue novamente para o processo.

Selagem Turbina a Vapor

A selagem mantem o vácuo no condensado, ou seja, impede a entrada de ar. O sistema conta com labirintos pressurizados acima da pressão atmosférica impedindo a entrada de ar, também é responsável por evitar a fuga de vapor para o meio externo.

Logo depois de uma parada deve se atentar ao retirar o sistema de selagem de operação, sempre deverá retirar primeiro o sistema de vácuo e aguardar a pressão do condensador equalizar com a pressão atmosférica, caso retire a selagem com a turbina em vácuo terá um grande fluxo de ar frio pelos selos podendo causar a deformação das buchas de labirinto.

Além disso, outro ponto importante para manter o vácuo é o sistema de remoção de gases não-condensáveis. Em outras palavras se o ar não for removido irá ocupar o espaço entre os tubos do condensador impedindo que o vapor chegue até eles. Com acumulo de vapor a pressão do condensador irá aumentar causando trip da unidade.

Em suma a remoção de gases não-condensáveis pode ser feita por Ejetor ou Bomba de vácuo