SISTEMAS ELETRÔNICOS DE PROTEÇÃO DE EXCESSO DE VELOCIDADE EM TURBINAS (ELECTRONIC OVERSPEED PROTECTION)

Geral Turbina a Gás Turbina a Vapor

Os sistemas eletrônicos de proteção de excesso de velocidade em turbinas (electronic overspeed protection) são amplamente utilizados em turbinas, sejam elas turbinas a gás ou turbinas a vapor. Esses sistemas desempenham um papel crucial na proteção das turbinas contra danos causados por operação em velocidades acima dos limites pré-estabelecidos.

Esses sistemas são projetados para monitorar continuamente a velocidade da turbina e tomar medidas de proteção caso a velocidade exceda um valor pré-determinado. Eles geralmente são compostos por sensores de velocidade, unidades de processamento eletrônico e relés de disparo.

Os sensores de velocidade podem ser do tipo ativo ou passivo. Sensores ativos, como sensores de proximidade indutivos, emitem um sinal elétrico ou magnético que é interrompido pelos dentes de uma roda dentada ou engrenagem instalada no eixo da turbina. Já os sensores passivos, como sensores de efeito Hall, detectam a variação do campo magnético gerado pelos dentes da roda dentada. A seguir temos um esquema de instalação destes sensores em uma turbina.

Esquema de ligação dos sensores de velocidade

Os sinais dos sensores são processados pelas unidades de processamento eletrônico, que calculam a velocidade da turbina com base na frequência dos sinais recebidos. Essas unidades também comparam a velocidade medida com um valor de limite pré-configurado para determinar se ocorreu um excesso de velocidade, geralmente este valor corresponde a 10% da velocidade nominal da turbina.

Caso a velocidade exceda o limite seguro, os relés de disparo são acionados para interromper o fornecimento de energia para a turbina, desligando-a e evitando danos. Esses relés de disparo podem ser controlados por lógica de votação, onde vários canais de detecção independentes são usados e os resultados são comparados para garantir uma detecção confiável.

Sistemas eletrônicos de detecção de excesso de velocidade com votação 2 de 3 são projetados para fornecer um nível mais elevado de confiabilidade na detecção de excesso de velocidade em turbinas e outros equipamentos rotativos. Esse tipo de sistema utiliza três circuitos de medição independentes para monitorar a velocidade e determinar se ocorreu um excesso de velocidade. Na figura abaixo pode-se observar um diagrama básico de uma lógica de TRIP utilizando 3 sensores de velocidade.

Diagrama básico de uma lógica de TRIP utilizando 3 sensores de velocidade

A votação 2 de 3 envolve a comparação dos resultados de medição dos três circuitos independentes. O sistema considera a maioria dos votos para tomar a decisão final. Se dois dos três circuitos indicarem um excesso de velocidade, o sistema ativará o disparo de proteção que deve ocorrer em no tempo máximo de 40 mS.

Esse método de votação é usado para aumentar a confiabilidade e reduzir a probabilidade de detecção incorreta de excesso de velocidade devido a falhas em um único circuito. Com três circuitos independentes, a detecção precisa de um excesso de velocidade é aprimorada.

Além da votação 2 de 3, esses sistemas geralmente incorporam outras medidas de segurança, como a detecção de falhas do circuito, verificação de integridade do sensor e diagnóstico de autoteste para garantir que o sistema esteja funcionando corretamente.

A norma API Std 670 estabelece os requisitos para sistemas de monitoramento e proteção de máquinas rotativas, incluindo a votação 2 de 3 para detecção de excesso de velocidade. Essa norma define os critérios e as diretrizes para o projeto, instalação, teste e operação desses sistemas.

Em resumo, os sistemas eletrônicos de detecção de excesso de velocidade com votação 2 de 3 oferecem maior confiabilidade na detecção de excesso de velocidade em turbinas e outros equipamentos rotativos, permitindo uma proteção eficaz contra danos causados por operação em velocidades acima do limite seguro.

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