Sobre o equipamento
As turbinas a vapor são máquinas térmicas que transformam a energia potencial do vapor em energia mecânica. Nesse sentido, o vapor produzido nas caldeiras da indústria flui para as turbinas através de uma tubulação. Assim, ao girar o rotor, outros equipamentos, como geradores, picadores, desfibradores, ternos de moenda e bombas centrífugas, acionam-se. As turbinas possuem dois conjuntos principais, sendo eles:
- Estacionário: carcaça, pedestais, caixas de mancais e mancais;
- Rotativo: rotor completo.
O engenheiro desenha o rotor segundo alguns critérios, e classifica-o como rígido, cuja rotação de trabalho fica abaixo da velocidade crítica, ou flexível, onde a rotação de trabalho está acima da velocidade crítica. Além disso, quanto ao critério de fabricação, os engenheiros podem classificar os rotores como do tipo montado ou integral.
As turbinas a vapor exigem atenção e cuidado, pois muitas vezes são essenciais para a produção industrial. Nos turbogeradores, a turbina aciona os geradores que produzem energia elétrica para a planta, desempenhando um papel fundamental.
Monitoramento de turbinas
As turbinas a vapor de maior potência geralmente contam com proxímetros, sensores que medem a vibração do mancal, garantindo a operação segura do equipamento. Esses sensores se conectam ao PLC da máquina e detectam o deslocamento relativo entre o eixo e o mancal. Dessa forma, o proxímetro é responsável por parar a máquina caso a vibração atinja um valor predeterminado.
Os profissionais geralmente utilizam os proxímetros para garantir a segurança da operação da máquina, e não para analisar a saúde do ativo ou verificar falhas progressivas. Embora esses sensores ofereçam informações detalhadas sobre falhas, muitos supervisórios não têm ferramentas para esse nível de análise. Assim, os profissionais raramente usam os proxímetros para análises de falhas progressivas e planejamento de manutenção, pois isso exige conhecimento técnico especializado.
Dito isso, a tecnologia do Tebe NXG se mostra uma solução ideal para o monitoramento de turbinas a vapor, atendendo profissionais dos mais variados graus de especialização. Além disso, por ser fácil de instalar e de acompanhar, além de munido de Inteligência Artificial, o sistema permite investigar a saúde do ativo sem dores de cabeça. Assim, é possível garantir que não existam falhas progressivas que venham a impedir o funcionamento da máquina.
Onde instalar o Tebe NXG
Os sensores Tebe NXG devem ser instalados nos dois mancais da turbina, conforme ilustração abaixo:
Principais falhas detectadas
As normas API e ISO comumente descrevem o comportamento dinâmico desejável e seguro para as turbinas a vapor. Nesse contexto, defeitos como desbalanceamento residual nos rotores, desalinhamento interno, desalinhamento entre equipamentos e perda de rigidez costumam estar associados a não conformidades.
Desbalanceamento
O desbalanceamento do rotor resulta de uma massa desbalanceada, que pode se originar de incrustações de vapor nas palhetas da turbina, por exemplo. Se o vapor entra na turbina com muita água, as lâminas são corroídas de forma precoce, por conta do impacto em alta velocidade.
Esse desbalanceamento se manifesta pela vibração excessiva do rotor, que a equipe pode identificar pela análise dos Valores Globais em conjunto com o Espectro. Quando a máquina está desbalanceada, o nível de Velocidade RMS aumenta na radial (vertical ou horizontal), enquanto a amplitude do Espectro se destaca em 1x a rotação da turbina.
Desalinhamento
O desalinhamento entre a turbina e a máquina acoplada pode ocorrer por instalações inadequadas, dilatações em função de vazamentos de vapor, retrações devido a correntes de ar frio, esforços oriundos das tubulações, dentre outros motivos.
Em caso de desalinhamento angular, o Espectro de Velocidade da turbina apresentará, portanto, a frequência de 1x a rotação destacada na direção axial.
Já no desalinhamento paralelo, haverá um destaque em 1x a rotação, além disso, um pico maior em 2x a rotação na radial. Vale ressaltar que a resposta varia com a colocação e retirada de carga, e a rotação pode gerar picos de alta amplitude dependendo da severidade do desalinhamento.
Instabilidade do mancal
Determinadas falhas fazem com que o movimento do eixo dentro do mancal não seja ideal, aumentando a vibração da máquina. Além disso, esse tipo de falha pode ocorrer por folgas inadequadas no mancal e faz com que o equipamento opere de forma irregular e se deteriore em pouco tempo.
Essas folgas excessivas apresentam altas amplitudes verticais se comparadas às horizontais e admitem menor desbalanceamento devido à liberdade que apresenta.
Por outro lado, os principais problemas relacionados à instabilidade do mancal são o Oil Whirl e o Oirl Whip que, por serem mais complexos, abordaremos em um artigo futuro dedicado somente a essas falhas.
Como evitar falhas
Todos esses defeitos podem ser prevenidos ou verificados na plataforma IoTebe , através da análise dos valores globais de Velocidade, Aceleração e Temperatura, bem como pela análise detalhada dos Espectros e da evolução dos mesmos ( Waterfall ):
Vamos supor que, durante uma parada planejada na planta, os responsáveis pelo setor de Geração de Energia queiram verificar se há algo errado com a turbina. Nesse caso, é possível analisar o histórico na plataforma IoTebe e decidir:
- É preciso realizar o balanceamento da turbina? As vibrações aumentaram por conta do desbalanceamento?
- É necessário alinhar o conjunto? Existem indícios de desalinhamento durante o tempo?
- A “saúde” do mancal está adequada? É preciso calibrar a folga ou fazer ajustes no mancal?
Essas ferramentas são essenciais para tornar o trabalho de manutenção mais efetivo e inteligente, permitindo atuar com mais controle nas decisões. Achou que faz sentido para você? Agende uma consultoria gratuita com nosso especialista clicando aqui e conheça o jeito Tebe de fazer manutenção.