Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 1 de 103 MDULO III TURBINA A GS Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 2 de 103 NDICE 1. Caractersticas Construtivas da Turbina Siemens V84.3A(2)................................................................................................................4 1.1. Compressor .................................................................................................................................................................................5 1.2. Eixo intermedirio.........................................................................................................................................................................7 1.3. Mancais........................................................................................................................................................................................8 1.3.1. Mancal do Compressor ........................................................................................................................................................8 1.3.2. Mancal da Turbina ...............................................................................................................................................................9 1.4. Inlet Guide Vanes (IGVs)..............................................................................................................................................................9 1.5. Selamentos................................................................................................................................................................................11 1.6. Combustor ou Cmara de Combusto (MBM)............................................................................................................................11 1.6.1. Queimadores .....................................................................................................................................................................12 1.7. Seo da Turbina.......................................................................................................................................................................15 1.8. Instrumentao da Turbina e do Compressor.............................................................................................................................18 1.8.1. Velocidade.........................................................................................................................................................................18 1.8.2. Vibrao.............................................................................................................................................................................19 1.8.3. Temperatura dos Mancais..................................................................................................................................................20 1.8.4. Temperatura do compressor ..............................................................................................................................................20 1.8.5. Temperatura da exausto ..................................................................................................................................................21 1.8.6. Presses do compressor....................................................................................................................................................21 1.8.7. Controle dos IGVs..............................................................................................................................................................22 1.9. Instrumentos de Medio da Cmara de Combusto.................................................................................................................23 1.9.1. Presso diferencial da cmara de combusto....................................................................................................................23 1.9.2. Deteco de chama...........................................................................................................................................................24 1.9.3. Humming ...........................................................................................................................................................................24 1.9.4. Temperaturas dos queimadores.........................................................................................................................................25 1.10. Drenos da Turbina....................................................................................................................................................................25 1.11. Duto de Exausto da Turbina (MBR) ........................................................................................................................................27 2. Sistemas Auxiliares da Turbina a Gs................................................................................................................................................29 2.1. Sistema de Entrada de Ar (MBL) ................................................................................................................................................29 2.1.1. Casa de Filtros...................................................................................................................................................................30 2.1.2. Evaporative Cooler.............................................................................................................................................................35 2.1.3. Silenciador de Entrada.......................................................................................................................................................36 2.1.4. Cmara Plenum de Entrada...............................................................................................................................................36 2.1.5. Desumidificador da turbina.................................................................................................................................................37 2.2. Sistema de Ar de Resfriamento da Turbina (MBH) .....................................................................................................................38 2.2.1. Resfriamento do 4. Estgio da Turbina.............................................................................................................................39 2.2.2. Resfriamento do 3. Estgio da Turbina.............................................................................................................................40 2.2.3. Resfriamento do 2. Estgio da Turbina.............................................................................................................................40 2.2.4. Resfriamento do 1. Estgio da Turbina.............................................................................................................................41 2.2.5. Controle e Instrumentao do Ar de Resfriamento.............................................................................................................42 2.3. Sistema de Blow-Off...................................................................................................................................................................43 2.3.1. Controle Pneumtico das Vlvulas de Blow-off ..................................................................................................................46 2.4. Sistema de leo Lubrificante e de Levantamento (MBV)............................................................................................................47 2.4.1. Tanque de armazenamento ...............................................................................................................................................47 2.4.2. Bombas de leo Lubrificante.............................................................................................................................................50 2.4.3. Resfriadores do leo Lubrificante......................................................................................................................................50 2.4.4. Filtros de leo Lubrificante ................................................................................................................................................51 2.4.5. Monitoramento da Linha de leo Lubrificante....................................................................................................................51 2.4.6. Aquecimento do leo Lubrificante durante Paradas...........................................................................................................54 2.4.7. Sistema de leo de Levantamento ....................................................................................................................................54 2.4.8. Turning Gear......................................................................................................................................................................55 2.5. Sistema de leo Combustvel (MBN) .........................................................................................................................................57 2.5.1. Tanque de Coleta de leo .................................................................................................................................................58 2.5.2. Filtros de Entrada...............................................................................................................................................................58 2.5.3. Bombas de Injeo de leo Combustvel...........................................................................................................................59 2.5.4. Componentes do Sistema de Difuso ................................................................................................................................63 2.5.5. Componentes do Sistema de Premix .................................................................................................................................64 2.5.6. Drenagem e Instrumentao do Sistema de leo Combustvel..........................................................................................64 2.5.7. Funcionamento dos Queimadores com leo Combustvel .................................................................................................65 2.6. Sistema de Ar de Selamento (MBH40/MBN) ..............................................................................................................................65 2.7. Sistema de gua de Purga (MBN80)..........................................................................................................................................68 2.7.1. Operao do Sistema ........................................................................................................................................................70 2.8. Sistema de Gs de Ignio (MBQ) .............................................................................................................................................70 2.8.1. Tanque de armazenamento ...............................................................................................................................................70 2.8.3. Partida da Turbina com Gs de Ignio .............................................................................................................................73 2.9. Sistema de Gs Combustvel (MBP) ..........................................................................................................................................74 2.9.1. Entrada do Sistema............................................................................................................................................................75 2.9.2. Linhas de Distribuio do Gs Natural ...............................................................................................................................77 Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 3 de 103 2.9.3. Queimadores de Gs Natural.............................................................................................................................................77 2.9.5. Modos de Queima..............................................................................................................................................................77 2.9.6. Instrumentao do Sistema de Gs Natural .......................................................................................................................78 2.10. Sistema de Purga por CO2 (MBP80) ........................................................................................................................................79 2.10.1. Tanque de Armazenamento de CO2.................................................................................................................................80 2.10.2. Configurao do Sistema.................................................................................................................................................81 2.10.3. Processo de Purga da Linha de Gs Premix....................................................................................................................82 2.11. Sistema de gua NOx (MBU) ...................................................................................................................................................82 2.12. Sistema de leo Hidrulico (MBX) ...........................................................................................................................................85 2.12.1. Configurao da Estao Hidrulica ................................................................................................................................85 2.12.2. Monitoramento e Manuteno da Presso da Linha.........................................................................................................89 2.12.3. Controle de Temperatura e Nvel do leo Hidrulico .......................................................................................................90 2.13. Sistema de Ar Comprimido.......................................................................................................................................................91 2.13.1. Funcionamento dos Compressores..................................................................................................................................92 2.14. Sistema de Resfriamento do Gerador.......................................................................................................................................94 2.15. Sistema de Lavagem do Compressor.......................................................................................................................................98 2.15.1. Lavagem Off-line............................................................................................................................................................100 2.15.2. Lavagem On-line............................................................................................................................................................101 3. Operao da Turbina a Gs .............................................................................................................................................................101 3.1. Partida da Turbina a Gs .........................................................................................................................................................101 3.2. Shutdown da Turbina a Gs.....................................................................................................................................................103 Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 4 de 103 1. CARACTERSTICAS CONSTRUTIVAS DA TURBINA SIEMENS V84.3A(2) AsturbinasagsdaEPEsofabricadas pelaSiemens,esodemodeloV84.3A(2). Cadaturbinaequipadacomumachamin de bypass e um defletor (damper) fixo para o gsdeexausto.Ocombustvelprimrio das turbinas a gs o gs natural, fornecido pelogasodutoBolvia-MatoGrosso.Como meiodeacionamentosecundrio,pode-se utilizaraindaoleodiesel,quefoidefato empregadoduranteoinciodoperodode operao comercial da usina. V84.3A CMARA DE COMBUSTO ANULAR (ANNULAR) ESTADO DE DESENVOLVIMENTO: 3. GERAO TAMANHO DO COMPRESSOR (FLUXO DE MASSA, POTNCIA DE SADA) VELOCIDADE:6 90 HZ 8 60 HZ 9 50 HZ MQUINA DE COMBUSTO (VERBRENNUNGS-KRAFTMASCHINE) O modelo V84.3A (Siemens) foi projetado como umaturbinadotipoimpulso-reaodequatro estgios.Seupropsitoconverteraenergia provenientedosgasesquentes,queentregue pelocombustor,emenergiamecnica,como meiodeacionar ocompressoraxialeoeixodo gerador eltrico. Como visto no mdulo II, todas as turbinas a gs possuem vrios componentes, sendo que os trs principais so: o compressor; o combustor ou cmara de combusto; a turbina propriamente dita. O compressor e a turbina so montados em um eixonicoesosustentadospordoismancais. Omancaltraseirodocompressortambmummancaldeempuxo,cujoobjetivo absorverasforasaxiaisdoturbogeradorquandoogeradoreltriconoestiver sincronizado rede eltrica. Figura 1 Vista das duas turbinas a gs da usina Figura 2 Turbina Siemens V84.3A TURBINA CMARA DE COMBUSTO COMPRESSOR Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 5 de 103 Figura 3 Os principais componentes da turbina a gs Siemens V84.3A Ogeradoreltricoacopladoaoeixodoconjuntocompressor/turbinapormeiodeum eixo intermedirio, e sustentado por dois mancais. 1.1. COMPRESSOR Ocompartimentodeentradadocompressorcontmocompressorpropriamenteditoe seu mancal de suporte.A figura abaixo ilustra o corte lateral de um compressor de circulao axial. CMARA DE COMBUSTO ESTRUTURA DO ESTATOR DA TURBINA CARCAA DA EXAUSTO DA TURBINA CARCAA DE ENTRADA DA TURBINA ROTOR DO COMPRESSOR ESTRUTURA DE SUPORTE DO COMPRESSOR #1 ESTRUTURA DE SUPORTE DO COMPRESSOR #2 ROTOR DA TURBINA MANCAL POSTERIOR DA TURBINA CARCAA DA EXAUSTO DA TURBINA FLANGE DE ACOPLAMENTO MANCAL DA ENTRADA DO COMPRESSOR IGVs Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 6 de 103 Figura 4 Fluxo de ar atravs de um compressor axial AturbinaagsSiemensV84.3Apossuiumcompressordecirculaoaxialde15 estgios.Omovimentodaspalhetasdocompressorconverteenergiamecnicaemcintica.As palhetas mveis so adaptadas, dentro de seus respectivos encaixes, nos discos do rotor. Essaspalhetassotravadasaosdiscosdorotor,prevenindoquesesoltemduranteo movimento de rotao do eixo. Figura 5 Detalhes da montagem do rotor do compressor BAIXO VOLUME BAIXA VELOCIDADE DE ENTRADA DE AR BAIXA PRESSO PEQUENO VOLUME ALTA VELOCIDADE DE SADA DE AR ALTA PRESSO ROTOR LINHA CENTRAL DO ROTOR ANEL EXTERNO GANCHO RAIZ PALHETADO ESTATOR DISCO RAIZ RABO DE ANDORINHA (DOVE TAIL ROOT) LMINA LABIRINTOS DISCO MONTACEM DO DSCO E DA LMNA MONTACEM DO DSCO E DA LMNA MONTACEM DO DSCO E DA LMNA MONTACEM DO DSCO E DA LMNA MONTACEM DOMONTACEM DOMONTACEM DOMONTACEM DO ESTATOR ESTATOR ESTATOR ESTATOR DISCOS E LMINAS DO COMPRESSOR SERRILHAS DE ENCAIXE (HIRTH SERRATIONS) PARACENTRALIZAO E TRANSMISSO DE TORQUEMdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 7 de 103 Aconfiguraoadotadapermitearemooouinserodaslminasemcasode manuteno.Umacamadaespecialnasuperfcieadotadaparaaslminasdos primeiros estgios do compressor para evitar corroso. As palhetas so fixadas carcaa externa, possuindo um anel de fixao interno e outro externo.

Figura 6 Rotor do compressor suspensoFigura 7 Rotor do compressor suspenso 1.2. EIXO INTERMEDIRIO Um eixo intermedirio montado entre o eixo do compressor e o eixo do gerador eltrico. Seis sensores magnticos de velocidade so instalados no compartimento de entrada do compressor. Estes sensores so instalados radialmente sobre fendas projetadas no eixo intermedirioemonitoramafreqnciadegirodestasfendas,medindoassima freqncia do eixo do turbogerador. Figura 8 Detalhes da estrutura do eixo intermedirio, incluindo o mancal do compressor EIXO DO GERADOR PARAFUSOS DE ACOPLAMENTO FLANGE DE ACOPLAMENTO NO LADO DO GERADOR EIXO INTERMEDIRIO EIXO INTERMEDIRIO SELAMENTO DO EIXO LMINA IMPULSORA (RODA PELTON) DISTRIBUIDORES DE LEO DE LEVANTAMENTO ACOPLAMENTO MANCAL COMBINADO DE SUPORTE (JOURNAL) E EMPUXO (THRUST) SELAMENTO DE OLEO ANEL DE CARCAA DA ENTRADA DO COPRESSOR ESTRUTURA (CARCAA) DO MANCAL DO COMPRESSOR ESCORA (STRUT) COBERTURA Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 8 de 103 1.3. MANCAIS Omancalrevestidointernamenteporummaterialchamadobabbit,umacombinao demetaisditosmoles,quesefundemaumatemperaturamaisbaixaquando comparadocomometaldoeixoedomancal.Istoprevinedanosaometaldoeixodo turbogerador e ao metal do mancal. leolubrificantefornecidosobpressoatravsdeperfuraesdobabbitdomancal, assegurando que a lubrificao seja mantida. Trs termopares monitoram a temperatura do casquilho do mancal, objetivando proteger o mancal contra excesso de temperatura. Figura 9 Mancal do compressor

Figura 10 Mancal de suporte (radial) do compressorFigura 11 Amortecedores de empuxo (thrust pads) do mancal axial do compressor 1.3.1. MANCAL DO COMPRESSOR Afunodomancaldeentradadocompressorsuportarorotornaseodo compressor.Ocompartimentodomancaldocompressorenglobaumaconchainternae AMORTECEDORES DE EMPUXO(THRUST PADS) SUPORTE DA CONCHA OU CASQUILHO CONCHA/CASQUILHO DO MANCAL AMORTECEDORES DE EMPUXO(THRUST PADS) AMORTECEDORES DE EMPUXO(THRUST PADS) MANCAL DE EMPUXO (THRUST) VISTA AXIAL MANCAL DE SUPORTE (JOURNAL) E EMPUXO (THRUST) VISTA LATERAL PINO FURO Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 9 de 103 umaconchaexterna,queformaocanaldeentradadeardocompressor.Aconcha interna acomoda o mancal e o impulsor do turning gear da turbina a gs, que acoplado ao eixo intermedirio (ver figura 9). 1.3.2. MANCAL DA TURBINA A funo do mancal da turbina suportar o rotor na seo da turbina. O compartimento do exaustor da turbina e a carcaa do mancal compreendem um cilindro interno,queapoiadoporcincosuportesradiais.Estemancalprotegidoporum revestimento trmico, devido elevada temperatura de exausto da turbina a gs. Figura 12 Mancal da turbina 1.4. INLET GUIDE VANES (IGVS) O fluxo de ar atravs da turbina de gs controlado ajustando as palhetas de entrada do compressor (IGVs Inlet Guide Vanes). Quando os IGVs so abertos, a corrente de ar atravs da turbina a gs aumenta. Quando elessofechados,acorrentedeardiminui.Istofazcomquesejapossvelmanteruma temperatura de exausto constante na turbina (TatK). Como resultado, a eficincia do ciclo combinado melhorada. OmovimentodeaberturaefechamentodoIGVfeitoatravsdeumatuadoreltrico, instalado em conjunto com um anel de ajuste. O atuador impulsiona o giro deste anel de ajuste, que por sua vez impulsiona o IGV, fazendo o movimento de abertura e fechamento do IGV. SELO DE LABIRINTO ANEL DE SELAMENTO DO LEO CARCAA EXTERNA TUBULAO DE EXTRAO DO LEO TUBULAO DE DRENO TUBULAO DE FORNECIMENTO DE LEO CMARA DE LEO TAMPA MANCAL DE AMORTECIMENTO RADIAL(TILTING PAD BEARING)CAIXA DO MANCAL CILINDRO INTERNO Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 10 de 103 Figura 13 Arranjo do mecanismo dos IGVs Figura 14 Sada de ar do compressor e Selamentos do eixo DO AR DE RESFRIAMENTO MEDIO DE PRESSOALAVANCA DA PALHETA HASTE DE EMPUXO IGVS DO COMPRESSOR ATUADOR ALAVANCA HASTE DE EMPUXO HASTE DE TRANSMISSO MECNICA DO ATUADOR ANEL DE AJUSTE MANCAL SUPORTE DAS PALHETAS DO COMPRESSOR, 1. ESTGIO LMINA DO ROTOR CARCAA DE ENTRADA DO COMPRESSOR PALHETA GUIA DE ENTRADA (IGV) PALHETA DO ESTATOR SELAMENTOS DO EIXOEIXO OCO DIANTEIRO SELO DO MANCAL PLACA CERMICA (OU DEFLETOR DE CALOR HEAT SHIELD) AR DE DESCARGA DO COMPRESSORCONCHA INTERNA NO DIVIDIDA CMARA DE COMBUSTO AR DE RESFRIAMENTO PARA O 1. ESTGIO, PALHETA FIXA DO ESTATOR

TUBO DE ARARCOMPRIMIDOCMARADE DISTRIBUIO DE AR DE RESFRIAMENTO LINHA DE AR DE RESFRIAME RESFRIAMENTOPARA O ROTOR Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 11 de 103 1.5. SELAMENTOS Os selamentos do eixo da turbina minimizam o escape de ar (ver figura 14). Elesprevinemovazamentodeardasreasdosmancaisereduzemcorrentesinversas de ar no compressor. Osselamentosdoeixosoprojetadoscomolabirintos.Afunodoselodelabirinto preveniraentrada de arno mancaldocompressor.Paraeste fim,osselos tipolabirinto trabalham presso atmosfrica. Osselosdelabirintosolocalizadosentreasfileirasdaslminasfixasedaslminas mveis do compressor, minimizando a corrente reversa de ar nesta regio.A quantidade de ar que escapa atravs dos labirintos to pequena que h somente uma leve perda de presso no compartimento do mancal. Esta perda de presso bem menor que o vcuo gerado pelos extratores de vapor do tanque de leo lubrificante.1.6. COMBUSTOR OU CMARA DE COMBUSTO (MBM) Opropsitodacmaradecombusto(oucombustor)aquecereaceleraroarque entreguepelocompressor.Ocombustortemformatoanularcomsuperfciesdetijolos cermicos e placas metlicas defletoras de calor. Quasetodooarentranocombustorpelos24queimadores.Partedestearmisturado comocombustvelparasustentaroprocessodecombusto,eoresto aquecido/expandidopelocalor.Umapequenaporcentagemdofluxodearusadano resfriamento dos tijolos cermicos. Figura 15 Cmara de Combusto QUEIMADOR AR DA DESCARGA DO COMPRESSOR AR DE RESFRIAMENTO PARA AS PLACAS CERMICAS ABERTURAS DO PRIMEIRO ESTGIO DA TURBINA (PALHETAS) PAREDE INTERNA PAREDE DOS QUEIMADORES PAREDE INTERNA PAREDE EXTERNA Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 12 de 103

Figura 16 Interior da cmara de combustoFigura 17 Interior da cmara de combusto, com algumas placas retiradas e a carcaa visvel

Figura 18 Carcaa interna ou cone (hub) com todas as placas cermicas e metlicas montadas Figura 19 Rotor do compressor, carcaa interna da cmara de combusto (hub) e turbina Asadadocombustorumdutoconvergente.Aquiosgasesquentessoacelerados antes de entrar na seo da turbina. A massa de ar fornecida pelo compressor aquecida no combustor, onde o gs natural ou o leo combustvel so queimados. Oarconduzidoporturbilhonadores,paraassegurarumatotalmisturacomo combustvel. Aigniofeitaporintermdiodeignitoreseltricos,queproduzemumafasca.Cada queimador possui instalado um ignitor, que produz a chama de ignio. Ao todo so 24 queimadores distribudos radialmente ao redor da cmara de combusto, para assegurar uma distribuio uniforme de temperatura. Aqueimadocombustvelmonitoradapordoisdetectoresdechama.Seaperdade chama for detectada por ambos os detectores, as vlvulas de bloqueio de gs ou de leo so imediatamente fechadas e a turbina a gs sofre trip. 1.6.1. QUEIMADORES Cadaumdos24queimadoreshbridos(MBM12AV001...24)possuiosseguintes componentes: Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 13 de 103 Queimador de leo combustvel difuso; Queimador de leo combustvel premix; Queimador de gs combustvel difuso; Queimador de gs combustvel premix; Queimador de gs piloto; Orifcio de injeo gua Nox; Um elemento ignitor (MBM12GT001...024); Dois elementos de medio de temperatura (MBM12CT101...124 e MBM12CT151...174). Figura 20 Representao da cmara de combusto e dos queimadores Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 14 de 103 Queimador de Gs Premix Aqui o ar entra girando atravs do canal para a zona de combusto. O queimador de gs piloto instalado para estabilizar a operao em modo premix.Queimador de Gs Difuso Nomododifusoogscombustvelfornecidoparaoqueimadordegsdifusoeflui atravsdoespaoanularedoqueimadordedifuso.Entomisturadocomoareflui dentro da regio de combusto.Queimador de leo Combustvel Difuso A quantidade de leo combustvel injetada atravs do queimador controlada pela linha deretornodoleocombustvel.Ocombustvelrestante,quenoinjetadodentrodo combustor, direcionado para a linha de retorno de leo combustvel.Queimador de leo Combustvel Premix Nomodopremix,achamadoqueimadordifusopermaneceacesa,comoformade prover a estabilizao da chama premix. Figura 21 Queimador Hbrido Aschamasdosqueimadoressofremignioeltricapormeiodedoiseletrodos.Suas extremidadesficamlocalizadasnasadadoqueimadordedifusodegsnatural.Transformadoresdeigniodedicados(MBM12GT001...024)fornecematenso necessria para o centelhamento dos ignitores e subseqente formao do arco entre as suas extremidades. GUA NOx ENTRADA DE LEO DIFUSO RETORNO DE LEO DIFUSO ENTRADA DE GS PILOTO ENTRADA DE GS DIFUSO (TAMBM PARA GS DE IGNIO PARA OPERAO EM LEO) ENTRADA DE LEO PREMIX ENTRADA DE GS PREMIX TURBILHONADOR (SWIRLER) AXIAL TURBILHONADOR (SWIRLER) DIAGONAL Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 15 de 103 Durante a operao com leo combustvel a ignio se d atravs do acendimento do gs deignio,tambmcomousodostransformadoresignitores.Ogsdeignio (propano/butano)paraoacionamentocomleocombustveldifusofornecidoatravs da tubulao de gs difuso. Figura 22 Interior da cmara de combustoFigura 23 Vista dos queimadores no interior da cmara de combusto Figura 24 Vista frontal da sada do queimadorFigura 25 Queimadores desmontados 1.7. SEO DA TURBINA O compartimento das palhetas fixas da turbina transmite as foras de reao do fluxo de gases quentes que passa atravs da mesma. A ilustrao da figura 26 apresenta os fundamentos da operao da seo da turbina. Os gases quentes entram no primeiro estgio da turbina, que formado por palhetas fixas. A entradadaturbinaumdutoconvergente.Istofazcomqueosgasesquentesdo combustor acelerem ainda mais antes de atingir as palhetas mveis do primeiro estgio, queestolocalizadasimediatamenteapsaspalhetasfixasdoprimeiroestgio.Como impacto (impulso) da fora dos gases quentes, a palheta mvel empurrada, causando a rotao. O mesmo ocorre com as demais sees da turbina (2, 3 e 4 estgios). Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 16 de 103 Figura 26 Princpio de operao de uma turbina de combusto Oarfriofornecidoaespaosocosentreaspalhetasfixasdasfileirasde1a4,como meio de prover o resfriamento destas palhetas. Uma parte deste de ar frio usado como selamento para os anis nas fileiras 2, 3 e 4. Figura 27 Seo da turbina ROTAO AR ENTRADA DE AR QUENTE PALHETAS FIXAS 1. ESTGIO ROTAO LMINAS ROTATIVAS 1. ESTGIO PALHETAS FIXAS 2. ESTGIO LMINAS ROTATIVAS 2. ESTGIO ROTAO CONVERGENTE CONVERGENTE LMINAS ROTATIVAS DO 1. ESTGIO LMINAS ROTATIVAS DO 2. ESTGIO LMINAS ROTATIVAS DO 3. ESTGIO LMINAS ROTATIVAS DO 4. ESTGIO DESCARGA DO COMPRESSOR AR EXTRADO DO 13. ESTGIO DO COMPRESSOR AR EXTRADO DO 9.ESTGIO DO COMPRESSOR SUPORTE DO ESTATOR PARA AS PALHETAS FIXAS FIXAO AXIAL AR EXTRADO DO 5. ESTGIO DO COMPRESSOR LMINAS (BLADES) PALHETAS (VANES) PALHETAS DO 1. ESTGIOPALHETAS DO 2. ESTGIO PALHETAS DO 3. ESTGIO PALHETAS DO 4. ESTGIO CARCAA DA TURBINA DISCO DO ROTORSELAMENTOSANEL DE AMORTECIMENTO MANTA (SHROUD) Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 17 de 103

Figura 28 Vista dos quatro estgios de lminas mveis (blades) da turbina Figura 29 Vista das escoras do mancal de exausto e do ltimo estgio da turbina Todasaspalhetasfixaspossuempequenosorifcios,paraassegurarqueatemperatura mxima especificada dos metais usados no seja excedida.Umacorrentedearfriopassaporumagrandequantidadedepequenosorifciosnas lminas de metal, choca-se na superfcie interna da palheta e misturada com a corrente de ar quente, pelas perfuraes na superfcie da palheta. A forma e a inclinao das perfuraes na palheta asseguram que um filme de ar frio que sai destes orifcios proteja a sua superfcie. Aspalhetassoprotegidascomarderesfriamentodevidoaoestresserigorosoaaltas temperaturas.Umacamadaprotetoraaplicadaspalhetasparaaumentarsua resistncia a corroso. As primeiras fileiras possuem uma camada adicional de cermica protetora (thermal coating). Figura 30 Palheta fixa (vane) e Lmina rotatria (blade) do 1. estgio da turbina Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 18 de 103 Figura 31 Palheta fixa (vane) e Lmina rotatria (blade) do 2. estgio da turbina 1.8. INSTRUMENTAO DA TURBINA E DO COMPRESSOR 1.8.1. VELOCIDADE AvelocidadedaGTmedidaatravsdeseissensoresmagnticos(MBA10CS101a MBA10CS106).Ossensoresdecampomagnticodispostosaoredordacircunferncia do eixo intermedirio geram um pulso a cada vez que as ranhuras especiais passam sob elesduranteomovimentoderotao.Osinaldesadadestessensorespossuiuma freqncia igual ao produto da velocidade pelo nmeros de ranhuras existentes. Estes sinais de sada so processados em dois sistemas de monitoramento redundantes, cada um deles com trs canais. Ambos os sistemas transmitem os sinais para a lgica de proteo de sobrevelocidade. Se ao menos 2 canais de um ou de ambos os sistemas de monitoramentoindicaremqueolimitedesobrevelocidadefoiatingidoocorreotripda turbina a gs. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 19 de 103 Figura 32 Sensores de temperatura, vibrao e velocidade da turbina a gs 1.8.2. VIBRAO Asvibraesdacarcaasomedidasnosmancaisdaturbinaedocompressoratravs dossensoresMBD11CY101/102(turbina)eMBD12CY101/102(compressor).O processamento lgico calcula a velocidade de vibrao efetiva a partir de cada sinal, que entoutilizadapelosistemadeinstrumentaocomoosinaldesadacorrente.Seao menos 1 dos 2 canais indicarem que o primeiro limite foi atingido (9,3 mm/s), o alarme de vibraoalta(HIGH)anunciado.Seos2canaisindicaremqueolimitemximofoi atingido (14,7 mm/s), ocorre o desligamento imediato (trip) da turbina a gs.

Figura 33 Vista do eixo intermedirio e dos sensores de velocidade Figura 34 Queimador, sensores de temperatura e eletrodos de ignio Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 20 de 103 Figura 35 Condicionamento dos sinais de vibrao do mancal da turbina Figura 36 Sensor de chamaFigura 37 Conexo dos termopares da exausto da turbina 1.8.3. TEMPERATURA DOS MANCAIS O lado do compressor no eixo da GT possui um mancal radial e mancais de empuxo em ambas as direes. No lado da turbina, o rotor possui um mancal radial apenas. Tantoasobrecarga,sujeira,temperaturaexcessivadoleooumesmoumfornecimento insuficientedeleolubrificantepodemdanificarosmancais.Atemperaturadometaldo mancal usada para o reconhecimento imediato de qualquer ameaa de danos, uma vez que o dano do mancal geralmente indicado por uma elevao de temperatura. Ossegmentosdomancaldeempuxo(ladoturbinaeladogerador)incluemdoisgrupos opostosdetermoparesduplos.Trsdos4elementosdostermoparesduplos MBD12CT102eMBD12CT103(ladodogerador)eMBD12CT104eMBD12CT105(lado daturbina)sousadosparamediratemperaturadomancaldeempuxo.Emambosos casos, o quarto termopar permanece como reserva. Nocasodosmancaisradiais,sousadostermoparestriplosparaasupervisoda temperatura. No mancal do compressor temos o sensor MBA12CT101A/B/C. E em cada pedestaldesustentaodomancaldaexaustoexistemaisumtermopardetrs elementos (MBD11CT101A/B/C e MBD11CT102A/B/C). Omonitoramento de temperaturadosmancaisoperaemlgica1de3,jque bastaum dos elementos indicar um valor superior a 110C para que um alarme (HIGH) seja emitido no sistema de controle. O critrio de proteo, todavia, opera em lgica 2 de 3, causando o desligamento da turbina por trip com no mnimo dois elementos indicando temperatura acima de 119,9C. 1.8.4. TEMPERATURA DO COMPRESSOR QuatroRTDsdedoiselementos(duplos)MBD11CT101A/BaMBD11CT104A/Bso utilizados para medir a temperatura do fluxo de ar na entrada do compressor. Um sinal de Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 21 de 103 cadaRTDduplousadoparacalcularatemperaturadeentradamdiadocompressor. Esta temperatura utilizada no clculo do TATK, explicado a seguir. O outro RTD de cada ponto de medio serve como reserva e no usado no clculo. Atemperaturadedescargadocompressormedidapormeiodostermoparesduplos MBA12CT101A/B,MBA12CT102A/BeMBA12CT103A/B.OelementoAdecadaum desteselementosdirecionadoaocontroladordaGT,enquantooelementoBserveao propsito de monitoramento. 1.8.5. TEMPERATURA DA EXAUSTO AtemperaturadeexaustodaGTmedidaimediatamenteapsoltimoestgio,por meiode24termoparestriplos(MBA25CT101A/B/CaMBA26CT124A/B/C)dispostosao redor da circunferncia do difusor. Umsinaldetemperaturadecada4pontosdemediotemosinalenviadoparao controladordaGT(MBA26CT101A,MBA26CT105A,MBA26CT109A,MBA26CT113A, MBA26CT117AeMBA26CT121A).Umamdiacalculadaapartirdestesseissinais,e posteriormenteutilizadacomoparmetrodecontroleparaonveldatemperaturade exausto da turbina. Todos os elementos B e C dos 24 termopares so usados para o clculo da temperatura mdiadeexaustodaturbina,sendoprocessadonosistemadecontroledaplanta.A temperaturadeexaustocorrigida(TATK)calculadaapartirdestatemperaturaeda temperaturamdiadaentradadocompressor,comumajustedadopelavelocidadeda turbina. Tanto o TATK quanto a temperatura mdia da entrada do compressor so enviados ao controlador de temperatura da GT. 1.8.6. PRESSES DO COMPRESSOR ApressoamontantedocompressorindicadapelotransdutorMBA11CP101.Este sensortemtambmumdisplayparavisualizaolocaldapresso,sendousadopelo sistema de controle para computar a razo de compresso do compressor. Aquedadepressoentreodutodeentradadeareaentradadocompressor (imediatamenteamontantedosIGVs)medidapelospressostatosMBA11CP001, MBA11CP002 e MBA11CP003. Os pressostatos diferenciais so conectados em paralelo e acionam o trip da turbina a gs se esta presso cair abaixo do valor ajustado (30 mbar, 10 mbar de histerese) quando a velocidade a turbina estiver acima de 50,4 Hz (3024 rpm), faixa de velocidade onde o compressor mais suscetvel ao stall (surge). AsvlvulasdedrenoMBA11AA401eMBA11AA402sousadaspararetirarqualquer condensaoexistentenalinhadeinstrumentao,quepodeafetarasmediesde forma imprevisvel. Apressodedescargadocompressor,medidadeformaredundantepelostransdutores MBA12CP101 e MBA12CP102, usada em diversos lgicas de controle distintas. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 22 de 103 Figura 38 Sensores de presso da turbina a gs IGVs e desumidificador do duto de ar de entrada 1.8.7. CONTROLE DOS IGVS O fluxo de ar atravs do compressor e, portanto, para a turbina a gs, controlado pelo ajustedaaberturadosIGVs,dentrodeumafaixapermissveldefinida.QuandoosIGVs so abertos, o fluxo de ar atravs do compressor/turbina aumenta, e vice-versa. Para um volumeconstantede combustvel,atemperaturadeexaustoda turbinadiminuiquando os IGVs so abertos, e vice-versa. Se as quantidades de combustvel e ar so alteradas simultaneamente,possvelfazercomqueatemperaturadeexaustodaturbinase mantenha constante. Opasso(abertura)dosIGVsajustadoemrespostaaovalordoTATK,pormeiodeum circuitolgicoquecontrolaoatuadorMBA11AS001.AaberturadosIGVSdadapelo transdutordeposioMBA11CG101,evariaentreovalormnimode0%emximode cercade108%.0%indicatosomenteumaaberturamnima,enoqueosIGVsesto completamente fechados. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 23 de 103 1.9. INSTRUMENTOS DE MEDIO DA CMARA DE COMBUSTO Estes instrumentos tm o objetivo de detectar a queda de presso atravs da cmara de combusto,instabilidadesnoprocessodequeima(hummingeacelerao),flashbacke ausncia de chama. Figura 39 Instrumentos da cmara de combusto 1.9.1. PRESSO DIFERENCIAL DA CMARA DE COMBUSTO Ao longo do tempo, a turbina a gs pode sofrer desgaste (aumento do espaamento nos componentesdegsquentedacmaradecombusto),sendoumadasprincipais conseqnciasdistoumareduonovolumedearquechegacmara.Isto,porsua vez, pode colocar em perigo a estabilidade da combusto em premix. Aquedadepressorelativanacmaradecombustopodeserconsiderada,deforma geral, um indicativo dos volumes de ar de combusto e ar de resfriamento. Ela depende dageometriadacmara,masessencialmenteindependentedasadadepotnciada GT.Aquedadepressosealteradevidoaodesgasteouaosdanos(mudanasna geometriaenasseesdepassagemdofluxo).Alongoprazo,omonitoramentodesta pressorelativarepresentaumaferramentadeavaliaodacondiodacmarade combusto. A presso diferencial atravs da cmara de combusto medida por meio do transdutor MBM10CP101,eapressodedescargadocompressorpelotransdutorMBA12CP101. Estes sinais so usados para calcular a queda de presso relativa percentual da turbina, conforme a expresso abaixo: Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 24 de 103 ( )% 100 = CIIPCCrel PCCP onde: PCC(rel) = queda de presso relativa da cmara de combusto PCC = presso diferencial da cmara de combusto (MBM10CP101) PCII = presso de descarga do compressor (MBA12CP101) Se PCC(rel) cair abaixo do valor limite de 10% por mais de 5s em velocidades superiores a57Hz(3420rpm),omododeoperaodaturbinaimediatamentechaveadopara difuso,casoestejaempremix.Seaturbinaestiverempremix,omododifuso bloqueado.CasoumdossensoresMBM10CP101ouMBA12CP101sejadesconectado (falhadecanal)pormaisde24horas,tambmocorreochaveamentoforadoparao modo difuso. 1.9.2. DETECO DE CHAMA O combustvel no pode ser injetado na turbina a gs por um perodo de tempo excessivo semqueocorraasuaqueima.Opropsitodalgicademonitoramentodechama determinarseocombustveldentrodacmaradecombustoestdefatosendo queimado,isto,seachamaestpresente.Seestenoforocaso,osuprimentode combustvel deve ser imediatamente interrompido. As chamas da combusto so monitoradas por dois sensores de chama com suas placas deprocessamentoanalgicoassociadas(MBM13CR101eMBM13CR102).Aenergia radianteemitidapelaschamas(faixaUVaIV)detectadaerepassadasplacasno container de controle para o devido processamento. Os dois sensores esto localizados a pouca distncia um do outro na circunferncia da cmara de combusto, sendo que cada um deles monitora aproximadamente 7 queimadores. Uma rea abrangendo cerca de 11 queimadorescobertapelosdoissensoresdechama.Aschamasnomonitoradasno anel de queimadores tm a ignio garantida por meio de ignio cruzada. Paraevitarinterrupoda operao devidoa falhasativasnossensores dechama,que acionamoutrasfunesdecontrole,osdoissensoressointegradosaosistemade controledetalformaqueotripsocorrequandoambosossensoresindicaremquea intensidade da chama caiu abaixo do nvel mnimo. 1.9.3. HUMMINGTurbinasagscomqueimadoreshbridospodempassarporinstabilidadesna combusto,quesemanifestamcomoumaumentoalternadodaspressesdentroda cmara,numafaixadefreqnciastpica.Estefenmenochamadodehumou humming (termo que se traduz como zumbido ou zunido). Ohummingdeveserdetectadoimediatamenteeeliminadoafimdeevitarumaumento aindamaioremaisrpidonasamplitudesdaspressesdacmaradecombusto,que podem trazer conseqncias graves aos componentes da turbina a gs.Ele detectado atravs da medio das amplitudes alternantes da presso da cmara de combusto,pormeiodedoistransdutoresdepressodinmicaMBM11CP101e MBM11CP102.Ovalorefetivodasoscilaesdepressomedidopelossensores processadonummduloeletrnico.Seoslimitessoexcedidos,alarmes Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 25 de 103 correspondentessoemitidosnosistemadecontrole.Arespostadestessensoresno causaqualquerbloqueionoposicionamentodosIGVs,espermaneceativaquandoa turbina est em velocidade nominal. Aproteodehummingspermaneceativanaoperaocomleocombustvel,eno acarreta nenhuma ao quando a turbina opera com gs natural. Os sensores funcionam em lgica 2 de 2, ou seja, os valores abaixo devem estar vigentes em ambos os sensores para que a lgica tenha efeito: Humming > 25 mbar por mais de 4s reduo de 4 MW na carga da turbina; Humming > 40 mbar por mais de 2s reduo de 10 MW na carga da turbina; Humming > 80 mbar desligamento instantneo (trip) da turbina. 1.9.4. TEMPERATURAS DOS QUEIMADORES Flutuaes rpidas na potncia durante a operao em premix, que podem ser causadas porvariaesrpidasdepressonosuprimentodegsnatural,podemresultarna formaoindevidadechamasnaseodoturbilhonadordiagonaldosqueimadores premix. Em tal situao, tambm conhecida como flashback, a operao em modo premix deve ser interrompida. Atualmente,oprojetodacmaradecombustonoexigeumaproteoporflashback, que j existiu no passado e no mais usada. Duranteoperododevignciadaproteodeflashback,ofenmenoeradetectadopor meiodosdoistermoparesinstaladosemcadaqueimador,que monitoramatemperatura do elemento no turbilhonador axial. Temperaturas diferenciais eram calculadas a partir da temperatura de descarga mdia do compressor e das temperaturas dos queimadores. Se pelomenosumatemperaturadiferencialexcedesseolimite(100C),umalarmede temperatura>MAXdoqueimadoreraanunciado.Seumatemperaturadiferencial excedesseosegundolimite(150C)porumperodosuperiora1semmododifuso,o modo premix era bloqueado e sinalizado por um alarme. O intertravamento s era retirado aps a temperatura cair abaixo de 150C. 1.10. DRENOS DA TURBINA A funo do sistema de drenos da turbina proporcionar meios para drenar manualmente gua e soluo de limpeza do compressor, linhas de ar, linhas de ar de resfriamento e o compartimento da turbina durante o procedimento de lavagem do compressor. Estesistematambmproporcionaadrenagemautomticadacmaradecombusto durante uma seqncia de partida abortada.

Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 26 de 103 Figura 40 Diagrama de Processo das Vlvulas da Turbina e do Compressor 1. Compressor Entrada 2. Compressor Estgio 9 3. Compressor Estgio 13 4. Compressor Exausto 5. Turbina Estgio 2 6. Turbina Estgio 3 7. Turbina Estgio 4 8. Compressor Extrao de ar do Estgio 5 Drenos das linhas de blow-off: BL (21) Dreno da linha de blow-off do 5. estgio do compressor (MBA41AA051) BM (22) Dreno da linha de blow-off do 9. estgio do compressor (MBA43AA051) Drenos das linhas de ar de resfriamento: BN (23) Dreno da linha de ar de resfriamento do 4. estgio da turbina BO (24) Dreno da linha de ar de resfriamento do 3. estgio da turbina (MBH23AA102) BP (25) Dreno da linha de ar de resfriamento do 2. estgio da turbina (MBH22AA102) BJ (26) Dreno da linha de ar de resfriamento do 2. estgio da turbina (MBH22AA101) Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 27 de 103

Figura 41 Coletor das vlvulas de dreno da GT12Figura 42 Tomada de dreno da tubulao de ar de resfriamento do 2. estgio da turbina (MBH22AA101) Figura 43 Coletor da vlvulas de dreno da GT11 Figura 44 Coletor das vlvulas de dreno da GT11 Figura 45 Vlvula de dreno pneumtica MBN22AA001 1.11. DUTO DE EXAUSTO DA TURBINA (MBR) O duto de exausto da turbina direciona os gases quentes provenientes da turbina a gs paraoHRSG.Ogsquentemonitoradoemtermosdepressoetemperatura.Em operaoemciclocombinado,ossensoresdetemperaturasousadospeloSIMADYN para limitar a temperatura do gs quente direcionado para o HRSG. Otransmissordepressousadoparamonitorarapressodeentrada.Esta comparada com um transmissor de presso de sada, localizado na sada da HRSG. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 28 de 103 Figura 46 Diagrama de Processo do Sistema MBR Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 29 de 103 Figura 47 Vlvulas MBR10AA401 ( direita) e MBR10AA404 ( esquerda) Figura 48 Vlvulas MBR10AA402 ( esquerda), MBR10AA403 (no meio) e MBR10AA406 ( direita) Figura 49 Termopar11MBR10CT004A Figura 50 - MBR10CP081 e CP082Figura 51 MBR10CP083 O funcionamento da turbina a gs realizado com o auxlio de vrios sistemas auxiliares, descritos a seguir. 2. SISTEMAS AUXILIARES DA TURBINA A GS 2.1. SISTEMA DE ENTRADA DE AR (MBL) O sistema de entrada de ar da turbina a gs consiste de trs subsistemas principais: Casa de filtros; Silenciador de entrada; Cmara Plenum de Entrada. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 30 de 103 O objetivo da casa de filtros filtrar o ar que entra no compressor da turbina a gs. A casa defiltrospossuitambmumresfriadorevaporativo(evaporativecooler),usadopara resfriar o ar de forma a otimizar seu fluxo.O objetivo do silenciador de entrada abafar e silenciar a alta freqncia do rudo que emitido pelo compressor.Oobjetivodacmaraplenumdeentradaliberarespaoparaoardeentradaser desacelerado (regime laminar), evitando turbulncias, o que crtico para a operao do compressor. Figura 52 Vista lateral da entrada de ar para a turbina (Casa de Filtros) Figura 53 Sensores de presso diferencial da Casa de Filtros (MBL10CP010 e MBL10CP002) 2.1.1. CASA DE FILTROS Acasadefiltrosprojetadacomdoisnveis,deformaapermitirqueoarfluaparao interior da estrutura atravs dos seus trs lados de entrada. Cada um destes trs lados possui cinco camadas de filtrao; tela contra pssaros/insetos; resfriador evaporativo (evaporative cooler); aglutinador (coalescer); pr-filtro (pre-filter); filtro fino (fine filter). Existe um total de 380 pr-filtros e 380 filtros finos na casa de filtros.Os filtros removem partculas de sujeira do ar. O pr-filtro um filtro de eficincia mdia e ofiltrofinoumfiltrodealtaeficincia.Umaboafiltraodoaressencialparao sucessodaoperaodocompressordaturbinaags.Partculasdesujeiradoarso abrasivas para as palhetas do compressor. Uma boa filtrao tambm importante para a conservaodaturbina.Comoumexemplo,sesaleenxofresocombinados,elesse tornam corrosivos a altas temperaturas. O sal e o enxofre podem entrar na turbina atravs do combustvel, do ar ou de ambos. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 31 de 103 Figura 54 Diagrama de fluxo da entrada de ar Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 32 de 103 Figura 55 Continuao do diagrama de fluxo da entrada de ar O resfriador evaporativo (evaporative cooler) um arranjo de painis feitos de um material corrugado.Estematerialabsorvegua,queinseridaporumsistemaseparadode bombeamento.Estaguaevaporadapelofluxodeentradadeardocompressor, reduzindo a temperatura do ar e, portanto, aumentando sua densidade e o fluxo de massa paraocompressor.Umaglutinadorinstaladoapsospainisdoresfriamento evaporativo para remover quantidades pequenas de gua remanescentes do processo de resfriamento.Acasadefiltroscontmequipamentosparamonitorareprotegeramesmaeo compressordaturbinaags.Aquedaexcessivadepressonacasadefiltrospode causar estragos estruturais e desligamento da turbina a gs. Por esta razo, 3 portas de imploso so instaladas no interior da casa dos filtros, na entrada do plenum.Asportasso acionadasporcontrapesos, epossuemproteocontraintempries,telas contrainsetos,pr-filtrosechavesdefim-de-curso.Elassomecanicamenteabertas quando a presso diferencial na casa de filtros excede 1600 Pa (16 mbar). H 3 chaves defim-de-cursoparacadaumadasquatroportasdeimploso,queprovocamotripda turbina em lgica 2v3, ou seja, caso 2 das 3 chaves no indicarem a posio fechada. Um transmissordepressodiferencial(MBL10CP010)monitoraapressoatravsdetodas Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 33 de 103 as camadas de filtros, disparando alarmes sucessivos alarmes caso a presso diferencial exceda 950, 1.000 ou 1.300 Pa (9,5, 10 ou 13 mbar). Figura 56 Casa de filtros Haindaumcircuitodealarmeadicional,dependentedaaberturadosIGVsdaturbina. QuandoapressodiferencialMBL10CP010ultrapassarovalordefinidopelaexpresso abaixo, um alarme de P > MAX emitido pelo sistema de controle.

+ = 2001007%010 10IGVPCP MBL para uma abertura de 0% nos IGVs, o limite da presso diferencial 3,5 mbar; para uma abertura de 50% nos IGVs, o limite da presso diferencial 5,25 mbar; para uma abertura de 100% nos IGVs, o limite da presso diferencial 7 mbar; para uma abertura de 110% nos IGVs, o limite da presso diferencial 7,35 mbar. CMARA PLENUM SILENCIADOR TELA CONTRA INSETOS (BUG SCREEN) FILTRO FINO PORTAS 7B E 8T PR-FILTRO AGLUTINADOR PORTAS 5T E 6T EVAPORATIVE COOLER PORTAS 7B E 8B PORTAS 5B E 6B COBERTURA CONTRA INTEMPRIES(WEATHER HOOD) AS PORTAS DE IMPLOSO NO SO MOSTRADAS NESTA FIGURA PORTA 1T PORTA 2T PORTA 3T PORTA 4T PORTA 4B PORTA 3B PORTA 2B PORTA 1B Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 34 de 103 Figura 57 Processo do Evaporative Cooler Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 35 de 103 2.1.2. EVAPORATIVE COOLER Osistemaderesfriamentoevaporativoconstitudode12mdulos,pelosquais inserida gua para resfriamento do ar que passa atravs dos mesmos. Umtanquedeaoinoxidvel,instaladonabasedaestrutura dacasade filtros,coletaa gua proveniente do retorno dos mdulos. Duas bombas, com capacidade de 100% cada uma, esto localizadas junto ao tanque para bombear a gua do tanque para os mdulos. Figura 58 Plataforma do Evaporative Cooler Figura 59 Extravasor e ponto de abastecimento no interior do tanque MBL30BB001 Figura 60 Dosagem de biocida (MBL30BZ101) Figura 61 Vista do interior da Casa de Filtros pela porta 5B Figura 62 Detalhe da superfcie dos mdulos do Evaporative Cooler Figura 63 Vlvula de dreno do tanque (MBL30AA401) Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 36 de 103 Figura 64 Transmissor de temperatura MBL30CT002 e tomada de presso para o MBL30CP002 Figura 65 Mdulo do aglutinador (coalescer) Figura 66 Mdulo do Pr-filtro Junto bomba est instalado um condutivmetro, que controla o blowdown da gua deste sistema.Quandonecessrioefetuarodescartedaguaparacontroledesuas caractersticasdecondutividade,umavlvulasolenideabertaautomaticamente, drenando parte da gua de circulao.Umaunidadededosagemdobiocidatambmintegraosistema.Adosagemdeveser feitamanualmenteumavezporsemana,paraevitarumasuperdosagemoudosagem insuficiente, caso a bomba de gua no esteja operacional. 2.1.3. SILENCIADOR DE ENTRADAOsilenciadordeentradaprojetadoparaminimizarorudoemaltafreqnciaque emitidopelaentradadocompressordaturbinaags.Esterudoprejudicialaoouvido humanoeaexposiodemasiadaaomesmopodereduziracapacidadeauditivadas pessoas.O silenciador composto por diversos painis feitos de metais perfurados, que so ocos e preenchidoscomumafibradematerialsemelhanteaosilenciadordeescapedeum automvel. 2.1.4. CMARA PLENUM DE ENTRADA Oplenumdeentradaforneceespaoparaoarsofrerumadesacelerao.Quandooar passaatravsdosilenciador,avelocidadeaumenta,devidoaoefeitododuto convergente. Devido a isto, o ar pode sofrer turbulncia. O Plenum permite que o fluxo de ar diminua e se expanda radialmente, removendo essa turbulncia. A entrada da turbina exigeumfluxodearsuave,paraumaoperaoseguraeconfivel.Aturbulnciapode causar at mesmo a parada do compressor.Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 37 de 103 Figura 67 Conexo do desumidificador ao duto de entrada de ar O plenum de entrada equipado com um vlvula de bloqueio, tambm chamada flap ou damper.Duranteumapartidanormal,estavlvuladamper(MBA10AA001)aberta. Numaseqncianormaldeparada,odamperfechadopelosistemadecontroleeo desumidificador(MBA10AT001)ligado.Odesumidificadorrecirculaoardentrodo compressor,removeaumidade. Odamperfechadoprevineoescapedearseco para a atmosfera.Quatrochavesfim-de-cursomonitoramaposiododamper.Trschavessousadas para verificar que o damper est na posio aberta (lgica 2v3) e a quarta usada para verificarseodamperestnaposiofechada.Seodampernoalcanaraposio aberta durante umaseqncianormalde partida,osistemadecontrole abortaapartida da turbina a gs. Se o damper mover da posio aberta enquanto a turbina a gs estiver em funcionamento, o controle aciona o trip da turbina.2.1.5. DESUMIDIFICADOR DA TURBINA Para evitar a incidncia de corroso durante perodos de parada da turbina, ar extrado dodutodeentrada,secadonodesumidificadorMBA10AT001edirecionadoparaa entradadocompressornumpontoapropriadonofinaldodutodeentrada.O desumidificadorpossuiumtamborgiratrioaquecido.Omaterialhigroscpicodeste tamborabsorveaumidadedoarquepassaatravsdeleetransfereestaumidadepara um ciclo de secagem parte. Naocasiodeshutdown da turbina,o desumidificadorligadoautomaticamenteaps a primeirafasederesfriamento(aproximadamente2horas)edesligadonomomentoda prxima partida da turbina. VLVULA DAMPER DE ENTRADA CHAVE SELETORA MOTOR DA VLVULA DAMPER DESCIDA DA CMARA PLENUM PORTA DE ACESSO DESUMIDIFICADOR DA TURBINA ENTRADA E SADA DO DESUMIDIFICADOR AR DE PROCESSO AR DE REATIVAO AR MIDO AR DE REATIVAO VENTILADOR DO AR DE REATIVAO AQUECEDOR AR MIDO AR SECO ROTOR ABSORVENTE (DESICCANT ROTOR) MOTOR DE ACIONAMENTO VENTILADOR DO AR DE PROCESSO AR DE PROCESSO AR SECO PRINCPIO DE OPERAO DO DESUMIDIFICADOR Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 38 de 103 Figura 68 Desumidificador da entrada de ar da turbina (MBA10AT001) Figura 69 Pontos de entrada e sada do desumidificador 2.2. SISTEMA DE AR DE RESFRIAMENTO DA TURBINA (MBH) As lminas (blades) e as palhetas (vanes) da turbina a gs devem ser resfriadas o tempo todo,paraevitarqueastemperaturasnestescomponentesexcedamoslimites permissveis.Oarderesfriamentousadocomtalfinalidadetambmfazopapelde selamento, prevenindo que gases quentes fluam atravs das cavidades ocas do rotor e da carcaa da turbina, existentes devido a caractersticas de projeto.Comooarderesfriamentodeveserfornecidoemdiferentesnveisdepressoparaas vriasfileirasdelminasepalhetas,eleextradodequatroestgiosespecficosdo compressor.Partedestesfluxosdirecionadaradialmenteparaforadocompressorvia linhas de extrao conectadas carcaa da turbina, e de l distribuda para as palhetas dosquatroestgiosdaturbina.Adicionalmente,arcomprimidoextradoajusantedos estgios10e12docompressoreinjetadonointeriordaturbinaatravsdorotor.Oar desta extrao flui atravs de um eixo oco (hollow shaft) para uma tubulao que divide o ar, e da at os discos do rotor da turbina, onde ele distribudo por canais e orifcios para as lminas individuais. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 39 de 103 Figura 70 Fluxos de ar de resfriamento 2.2.1. RESFRIAMENTO DO 4. ESTGIO DA TURBINA Pararesfriaraspalhetasfixasdoltimoestgiodaturbinaags,oarnecessrio extradoradialmenteparaforalogoapso5.estgiodocompressor.Oarextrado inserido para dentro da turbina por meio de uma conexo radial na carcaa, alinhada com o disco das palhetas do 4. estgio. No existe vlvula de controle nesta linha. Aqui, um fluxodefinidodearderesfriamentodirecionadopelacarcaaeaseguiratravsdas razesdaspalhetas,saindodiretamentenopercursodofluxodegsdeexausto.O restantedofluxodearinjetadoatravsdascincoescoras(struts)quesustentamo mancalradialdaturbinaeexercemforacontraopistodecompensaode deslocamento axial do rotor da turbina. medida em que passa pelas escoras, que esto expostasaofluxodosgasesquentesdaexausto,ofluxodearasresfria adequadamente. A presso na periferia externa das escoras do mancal da turbina pode ser visualizada por meio do manmetro local MBH24CP501. Aslminasgiratriasdo4.estgionosoresfriadas.Aremoodecalordestas lminas feita pelo prprio ar de selamento que sai dos orifcios das palhetas fixas, que envolveasbasesdaslminaseodiscoqueassustenta.Estefluxodearasseguraum gradiente de temperatura suficiente para o resfriamento. CMARA DE COMBUSTO EXTRAO DE AR DO 9. ESTGIO DO COMPRESSOR PALHETAS FIXAS DO COMPRESSOR LMINAS GIRATRIAS DO COMPRESSOR ROTOR DO COMPRESSOR (DISCO) EIXO OCO FRONTAL IGVS EXTRAO DE AR DO 13. ESTGIO DO COMPRESSOR EXTRAO DE AR DO 5. ESTGIO DO COMPRESSOR EXTRAO DE AR DO 9. ESTGIO DO COMPRESSOR EXTRAO DE AR DO 13. ESTGIO DO COMPRESSOR EXTRAO DE AR DO 5. ESTGIO DO COMPRESSOR EIXO OCO INTERNO PALHETAS FIXAS DA TURBINA LMINAS GIRATRIAS DA TURBINA ROTOR DA TURBINA (DISCO) MOLAS CNICAS E PORCA DE FIXAO DO EIXO DA TURBINA (TIE BOLT NUT) Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 40 de 103 Figura 71 Linhas de ar de resfriamento para a turbina 2.2.2. RESFRIAMENTO DO 3. ESTGIO DA TURBINA Osdoispontosdeextraoestolocalizadosapso9.estgiodocompressor.Ambos esto deslocados de 180 um do outro. O ar direcionado via duas linhas externas para asconexescorrespondentesnaturbinaataslminasdo3.estgio.Asvlvulasde controle MBH23AA101 e MBH23AA102, uma em cada linha, so usadas para controlar a quantidade de ar de resfriamento, o qual flui atravs do suporte de palhetas fixas para as palhetas propriamente ditas. Uma poro deste ar abandona as palhetas em suas bordas de fuga, e o resto sai pelo cone do rotor (hub) por meio do anel de selamento associado. Oarderesfriamentofuncionacomoumselamento,evitandoqueogsquenteflua atravs da folga radial entre as palhetas e o cone (hub).O ar de resfriamento para as lminas giratrias do 3. estgio da turbina vem do ponto de extrao aps o 10. estgio do compressor. De l, o ar atravessa uma passagem anular dentrodorotor(dentrodotubodedivisodearderesfriamento)parachegarsrazes das lminas. O ar flui ento pelos furos radiais existentes dentro das lminas para as suas extremidades, saindo radialmente e juntando-se ao fluxo de gs de exausto. 2.2.3. RESFRIAMENTO DO 2. ESTGIO DA TURBINA Osdoispontosdeextraoestolocalizadosapso13.estgiodocompressor.Oar aqui extrado usado para resfriar as palhetas fixas do 2. estgio da turbina. Assim como nos pontos de extrao 2, o ar do compressor injetado na carcaa da turbina por meio delinhasdeextraoexternas.AsvlvulasdecontroleMBH22AA101eMBH22AA102, Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 41 de 103 umaemcadalinha,sousadasparacontrolaraquantidadedearderesfriamento fornecidaspalhetas.Umafraodestearsaidaspalhetasnasbordasdeataque (configurando o resfriamento por filme) e nas bordas de fuga. A frao restante entra no fluxodeexaustodaturbinanoconedorotor(hub)pormeiodasextremidadesda palheta. Assim como no 3. estgio , isto garante o selamento da folga radial e evita que o gs quente escape por essa cavidade. Nocasodaslminasgiratrias,oarderesfriamentovemdopontodeextraoapso 12.estgiodocompressor.Del,oaratravessauma passagemanulardentrodorotor (dentro do tubo de diviso de ar de resfriamento) para chegar at as razes das lminas. Oarsaiatravsdosfurosnabordadeataque(resfriamentoporfilme)e,apspassar pelos canais internos da lmina, pelos orifcios da borda de fuga. O transdutor de presso diferencial MBH22CP101 mede a diferena de presso entre o ar deresfriamentonasbasesdaspalhetasfixasdo2.estgiodaturbinaemrelao pressoabsolutadopercursodegasesquentesamontantedaspalhetas.Estapresso diferencial,utilizadasomentecompropsitosdemonitoramento,tambmpodeser visualizada localmente no manmetro MBH22CP501. Figura 72 Vlvula de controle MBH22AA102 Figura 73 Rack de sensores do sistema de ar de resfriamento Figura 74 Manmetro do mancal de exausto da turbina (MBH24CP501) 2.2.4. RESFRIAMENTO DO 1. ESTGIO DA TURBINA Umapartedofluxodeardedescargadocompressorusadacomoarderesfriamento paraaslminasdaturbinasujeitasaosmaioresestressestrmicos.Tubulaesde extraodeardispostasradialmenteaoredordorotorsedividememlinhasseparadas paraaspalhetasfixas(TLe1)eparaaslminasgiratrias(TLa1).Aspalhetasfixas tambmrecebemaradicional(tomadodadescargadocompressor)atravsdecanais existentes nos discos de suporte. Umapartedo fluxodearderesfriamento fluiatravsdostubosdeextraopara oeixo ocoedaparaaslminasgiratrias.Orestantedoarentranumcanalanulare direcionado s palhetas fixas. Para assegurar que haja ar de resfriamento suficiente para Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 42 de 103 aspalhetassujeitasaocalormaisextremo(do1.Estgio),sobqualquercondiode operaopossvel,existetambmummanmetroparavisualizaolocaldestapresso (MBH21CP501),almdeumarranjoparaumaeventualmedioadicional (MBH21CP401).Tanto as palhetas fixas quanto as lminas giratrias do 1. estgio da turbina, que esto sujeitas s maiores cargas trmicas, so resfriadas por uma combinao de resfriamento por filme, conveco e direto (impingement). 2.2.5. CONTROLE E INSTRUMENTAO DO AR DE RESFRIAMENTO O fator determinante para a quantidade de ar de resfriamento fornecido para as palhetas fixas da turbina a presso diferencial entre o espao anular do suporte de palhetas e a contra-presso no percurso dos gases quentes. Mudanasnopontodeoperaodaturbina(p.e.movimentaodosIGVs)econdies ambientaisdiversas(p.e.temperaturadoardeentrada)resultamemflutuaesna pressonospontosdeextrao.Aquantidadedearderesfriamentosealteraem resposta mudana da presso diferencial resultante atravs das palhetas. Osistemadearderesfriamentoprojetadoparaacondiomenosfavorvelde operao(baixatemperaturaambienteeIGVsemposiomnima),assegurandoo resfriamentocorretodaturbinaemtodososmomentos. Ovolumedearderesfriamento aumentaapropriadamenteparacondiesoperacionaisdivergentes.Asvlvulasde controleMBH22AA101,MBH22AA102,MBH23AA101eMBH23AA102sousadaspara manterumarazodepressoconstante(pressonacmaraanularsobrepressode descargadocompressor).Ofluxomnimonecessriodearderesfriamento,portanto, estabelecido para cada ponto de operao da turbina. Os fluxos de ar para as palhetas do 2. e do 3. estgios so controlados de forma similar. Nocasodo2.estgio,apressodedescargadocompressormedidadeforma redundantepormeiodostransdutoresMBA12CP101eMBA12CP102.Apressona regio anular do suporte das palhetas fixas do 2. estgio medida com os transdutores MBH22CP102 e MBH22CP103. A razo do menor valor destas duas presses em relao pressodedescargadocompressorcalculadaecomparadaaumaconstante especfica.AsvlvulasdecontroleMBH22AA101eMBH22AA102sooperadasem funo do desvio observado. Isto garante que o volume correto de ar de resfriamento seja direcionado s palhetas fixas do 2. estgio, em qualquer ponto de operao.Nocasodedesviosdecontrolemuitoelevados,ambasasvlvulasdecontroleso operadas simultaneamente para que o controlador possa reagir com rapidez a mudanas drsticasesbitasnascondiesoperacionais(p.e.rejeiodecarga).Nocasode desviosdecontrolepequenos,apenasumadasvlvulasusadanoesquemade controle,melhorandoaqualidadedocontroleeotimizandooconsumodearde resfriamento.CasoosvaloresdostransdutoresMBH22CP101eMBH22CP102 apresentemdesviosentresisuperioresa0,3bar,umaalarmeemitidonosistemade controle. Algicaparaocontroledasvlvulasdearderesfriamentodo3.estgiofuncionade forma similar. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 43 de 103 Figura 75 Instrumentao do ar de resfriamento Asvlvulasdecontroledoarderesfriamentosomecanicamenteprotegidascontrao fechamentocompleto,oqueasseguraoresfriamentomnimorequeridopelaspalhetas. Seumadasvlvulasfalhar,aoutraassumesuasfunesdecontrole.Seamedio redundantedapressodedescargadocompressoroudapressonacmaradearde resfriamentofalharcompletamente,ambasasvlvulasdecontrolesoabertasemsua posio mxima. Toda a instrumentao para o ar de resfriamento possui vlvulas de isolao com funo de dreno (CP40....), localizadas nos pontos mais baixos das linhas de tomada de presso. Estasvlvulassousadasparaeliminaracondensaopresentenaslinhasde instrumentao, durante perodos de parada da turbina. 2.3. SISTEMA DE BLOW-OFFOcompressorfoiprojetadoparafuncionaraumavelocidadenominalde3600rpm.O problema, entretanto, que, enquanto se opera com velocidades inferiores a 3600 rpm, a pressocriadapelas palhetas fixaspodesermaiorqueapressocriadapelaspalhetas mveisimediatamenteanteriores,oquecausaumfluxodearnosentidocontrrioao sentido de fluxo do compressor. Este fenmeno chamado de stall.Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 44 de 103 Paraprevenirostall,enquantoaturbinafuncionaabaixodavelocidadedeoperao,o compressorpossuivriasvlvulasdeblow-off(termoquesetraduzcomumentecomo sangriaouextrao).Estasvlvulaspermanecemabertasduranteaoperaoem baixavelocidade(baixofluxodear),liberandooardo5,9e13estgiosdo compressor,sendoqueaslinhasqueascontmsodirecionadasparaodutode exausto da turbina a gs.Este arranjo previne que a condio de stall ocorra. Quando o eixo estiver prximo velocidade de operao de projeto, que 3.600 rpm, estas vlvulas so totalmente fechadas. Figura 76 Diagrama de processo das vlvulas de blow-off OsIGVs(palhetasguiasdeentrada)docompressortambmajudamaprevenirostall. Elestmumageometriavarivel,esoposicionadosadequadamenteconformea potncia da turbina alterada. Existem quatro vlvulas de blow-off de ar no compressor da turbina a gs: MBA41AA051 (1.1) linha de blow-off do 5 estgio do compressor; MBA42AA051 (1.2) linha de blow-off do 5 estgio do compressor; MBA43AA051 (2) linha de blow-off do 9 estgio do compressor; MBA44AA051 (3) linha de blow-off do 13 estgio do compressor. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 45 de 103 QuandoaGTacionadacomgscombustvel,cadaumadasvlvulasdeblow-offdo compressor fechada de acordo com a velocidade do eixo, para maximizar a quantidade dearque pode fluiratravsdosqueimadores.Istoreduzotempo departida dogerador de turbina a gs.Duranteoacionamentocomgscombustvel,ofechamentodasvlvulasdeblow-off ocorre de acordo com a velocidade do eixo da turbina a gs, da seguinte forma: Vlvula 3-Velocidade superior a 2.220 rpm (37 Hz) Vlvula 2-Velocidade superior a 2.640 rpm (44 Hz) Vlvula 1.2-Velocidade superior a 3.528 rpm (58,8 Hz) Vlvula 1.1-5 segundos aps o fechamento da Vlvula 1.2 Duranteoacionamentocomleocombustvel,ofechamentodasvlvulasdeblow-off ocorre da seguinte forma: Vlvula 1.1-60s aps velocidade superior a 3.420 rpm (57 Hz) Vlvula 1.2-70s aps velocidade superior a 3.420 rpm (57 Hz) Vlvula 2-80s aps velocidade superior a 3.420 rpm (57 Hz) Vlvula 3-90s aps velocidade superior a 3.420 rpm (57 Hz) Arazoparamanterasvlvulasdeblow-offabertasatofechamentododisjuntoreo carregamento do gerador, quando em operao com leo combustvel, para melhorar a estabilidade da chama, minimizando a corrente de ar atravs da cmara de combusto.Duranteaseqnciadedesligamento,tantocomleocombustvelougscombustvel, todasasvlvulasdeblow-offsoimediatamenteabertasquandoasvlvulasde emergnciadegsouleosofechadas.Aaberturasimultneadetodasasvlvulas ocorre tambm em qualquer condio de trip. Asvlvulasdeblow-offtambmsoabertasemcasodeocorrnciadesubfreqncia, condio em que a sada de ar do compressor pode se tornar instvel. Nesta condio de operao extraordinria, quando no ocorre o trip por motivos eltricos, as vlvulas 1.1 e 1.2abremseavelocidadecairabaixode3.420rpm(57Hz).Seavelocidadecontinuar caindo e descer abaixo de 2.640 rpm (44 Hz), a vlvula 2 aberta. Com redues abaixo de 2.220 rpm (37 Hz), a vlvula 3 tambm aberta.

Figura 77 Vlvula de blow-off MBA43AA051Figura 78 Em destaque, os silenciadores da vlvula MBA43AA051 (MBX92BS001) Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 46 de 103 2.3.1. CONTROLE PNEUMTICO DAS VLVULAS DE BLOW-OFF Asvlvulasdeblow-offsooperadaspormeiodeatuadorespneumticos.Oar fornecidopelaestaopneumticadeblow-off,localizadaprximoturbinaags.A estao pneumtica contm um acumulador de presso. Os dispositivos de controle necessrios para o acionamento do sistema de blow-off, que consistem em atuadores compactos, ficam instalados nas prprias vlvulas. O ar para comando recebido a partir da estao pneumtica (ver pgina 91). Oprincpiodefuncionamentodasvlvulasdeblow-offditaqueelasdevemserabertas caso haja uma falha na alimentao eltrica dos atuadores solenides. Figura 79 Acionamento pneumtico das vlvulas de blow-off Assim,ocorretripdaturbinanocasodefalhadealimentao.Asvlvulasdeblow-off abrem quando os atuadores solenides so desenergizados. A descrio a seguir cobre o acionamento da vlvula MBA41AA051, mas o mecanismo de acionamento idntico para todas as vlvulas. Quando a vlvula solenide MBX90AA001 desenergizada, o lado do atuador de cmara dupla que faz a abertura da vlvula recebe ar comprimido. Cremalheiras que transmitem asforasdopistoparaahastedavlvulapormeiodeumpinhosopresasaos pistes,convertendoummovimentolinearnummovimentogiratrio.Oarcomprimido descarregadoatravsdossilenciadoresrepresentadospeloKKSMBX90BS001.As vlvulas de blow-off abrem em menos de 2 segundos. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 47 de 103 A vlvula solenide MBX90AA001 deve ser energizada para fechar a vlvula de blow-off (e mant-la fechada). Como resultado, o ar comprimido direcionado para o lado oposto do atuador de cmara dupla e as vlvulas de vent so fechadas. O lado oposto da cmara descarregado atravs do silenciador. O movimento linear resultante do atuador provoca o fechamento da vlvula. Aposiodetodasasvlvulassolenidesmonitoradaporduaschavesfim-de-curso paraa posioABERTA,eumachave fim-de-cursoparaaposioFECHADA. Alarmes so emitidos caso haja discrepncia na indicao das posies das vlvulas.Durante a partida, no intervalo de velocidades entre 240 e 3.420 rpm, a partida abortada casoqualquerumadasvlvulasdeblow-offdemoremaisde6sparacompletarasua abertura. Duranteaoperaocomvelocidadesacimade3.420rpm(57Hz)pormaisde100s (1min40s), a abertura de qualquer uma das vlvulas de blow-off por mais de 2s provoca o shutdown por proteo do programa de controle da turbina a gs. 2.4. SISTEMA DE LEO LUBRIFICANTE E DE LEVANTAMENTO (MBV) Opropsitodestesistemasupriradequadamenteleomineral,navazo,pressoe temperatura correta, para a lubrificao e resfriamento dos mancais da turbina a gs e do gerador: Turbina: MBD11 Compressor: MBD12 Gerador (lado do compressor): MKD11 Gerador (lado da excitao): MKD12 Por um lado, este sistema assegura que um filme de leo seja formado nos mancais para separar os eixos rotativos de suas conchas/casquilhos, minimizando o atrito. Por outro, o fluxo de leo tambm remove o calor dos mancais. Adicionalmente, quaisquer detritos ou slidoscontaminantespresentesnoleosoeliminadosdosmancaiseremovidos atravs de filtrao em algum ponto do sistema. 2.4.1. TANQUE DE ARMAZENAMENTO OtanqueMBV10BB001tantoumtanquedefornecimentoquantodecoleta,almde servirparadesarearoleo.Otanquepossuiumaaberturaparaenchimentoeuma vlvula de dreno (MBV10AA401). O nvel do leo pode ser visualizado no indicador local MBV10CL501,sendotambmmonitoradoatravsdachavedenvelMBV10CL001.No caso do nvel cair abaixo de um valor determinado (sensor -S01), um alarme de pr-trip emitido. O mesmo vale para quando o nvel exceder um determinado valor (sensor -S03). Seoaumentodonvelatingirolimitesuperior(sensor-S04),ocorretripdosistemae bloqueiodapartidadaturbina.Estenvelspodeseratingidosehouverpassagemde gua para o lado de leo no resfriador de leo lubrificante. Se o nvel do leo cair abaixo dosetpointdevalormnimo(sensor-S02),devidoaumvazamento,porexemplo,a turbina a gs sofre trip, as bombas principal e auxiliar de leo lubrificante so desligadas e abombadeemergncia,quepossuicapacidademenor,acionada.Talmanobra tambmocorreautomaticamentenocasodeatuaodosistemadeproteocontra Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 48 de 103 incndio. Em ambos os casos, a partida da turbina a gs bloqueada at que o nvel do tanque seja restabelecido. Figura 80 Tanque de leo lubrificante e extratores de vapor OsdoisventiladoresextratoresdevapordeleoMBV50AN001eMBV50AN002so montadosnapartesuperiordotanque.Estesventiladoresextraemvapordeleodo tanque,produzindoumapressolevementesubatmosfricanomesmoenaslinhasde retornodetodoosistema.Comoaslinhasderetornonoficamcompletamentecheias, umapressosubatmosfricaprevaleceemtodaatubulaoderetorno,assimcomono interiordosmancaisdaturbina,docompressoredogerador.Estapresso subatmosfricaevitaqueleoouvapordeleoescapeparaaspenatraesdoeixoe outros selos. Tais condies de presso tambm efetuam a desareao do tanque. Caso umdosextratoresdevaporfiqueindisponvel,umalarmeemitidonosistemade controle,semafetaracontinuidadedaoperaodaturbina.Ovaporextradodos ventiladores direcionado primeiramente para o separador MBV50AT001 a fim de evitar a fugadoleopropriamentedito,enquantoasvlvulasderetenoMBV50AA201e MBV50AA202 bloqueiam a entrada de ar ambiente no sistema durante as paradas. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 49 de 103 Figura 81 Linha de leo lubrificante para os mancais Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 50 de 103

Figura 82 Vista das bombas de leo lubrificanteFigura 83 Extrator de vapor MBV50AN001/002 2.4.2. BOMBAS DE LEO LUBRIFICANTE Trsbombascentrfugasverticaisdeestgionicopressurizamoleoparalubrificao dos mancais. A bomba principal MBV21AP001 funciona durante operao normal, tendo comoreservaabombaauxiliarMBV22AP001,dedesignidntico. Existeaindaabomba de emergncia MBV23AP001, de menor capacidade e acionada por um motor DC. A presso de descarga das bombas principal e auxiliar de aproximadamente 6,9 bar. O fluxo do leo lubrificante de aproximadamente 30 litros por segundo. 2.4.3. RESFRIADORES DO LEO LUBRIFICANTE Trs trocadores de calor (MBV23AC010...030) so inseridos na linha de fornecimento de leo.AvlvuladecontroletermostticaMBV24AA251usadaparacontrolara temperatura do leo por meio do ajuste da frao de leo que desviada para a linha de resfriamento.PlacasdeorifcioregulveisMBV22AA281(nalinhadebypass)e MBV24AA281 (a jusante do ponto de unio das linhas) possibilitam o ajuste e o controle preciso do fluxo de leo lubrificante fornecido para os mancais. Atemperaturadesadacontroladapelavlvulatermostticaemaproximadamente50 C.Os ventiladores do resfriador de leo lubrificante so ligados pelo sistema de controle de acordo com as temperaturas indicadas pelos sensores MBV23CT010A e MBV23CT010B (RTDs). Quandoqualquerumadastemperaturasexcederem40C,osdoisventiladores MBV23AN010 e MBV23AN020 so energizados. Se a temperatura continuar a aumentar e ultrapassar 45C, o ventilador MBV23AN030 ligado. Duranteadescidadetemperatura,umventiladordesligadoporvez.Assimquea temperaturacaiabaixode38C,oventiladorMBV23AN030desenergizado.Abaixode 35C,avezdoMBV23AN020.E,commenosde30C,oventiladorMBV23AN010 tambm desligado. Apressodosuprimentodoleolubrificantedeaproximadamente2,3barapsos resfriadores de leo lubrificante, devido queda de presso nos resfriadores e nas suas respectivas tubulaes. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 51 de 103 Figura 84 Trocadores de calor do leo lubrificante 2.4.4. FILTROS DE LEO LUBRIFICANTE Depoisdoresfriamento,ovolumecompletodeleolubrificantefiltradonoselementos MBV25AT001ouMBV25AT002(filtroduplex).Aquedadepressoatravsdofiltroem atividade monitorada pelo pressostato diferencial MBV25CP001. Se esta queda exceder o setpoint do pressostato, ocorre a emisso de um alarme no sistema de controle. O filtro ativodeveentoserchaveadoparaooutrofiltropormeiodavlvuladecomutao MBV25AA251, edevidamentelimpo. Antes dacomutaodos filtros,imperativoqueo filtrovaziotenhasidopreviamentepreenchidoatravsdavlvuladeequalizao MBV25AA252. AvlvuladeretenoMBV25AA201separaestetrechodocircuitodaconexocoma linha da bomba de emergncia MBV23AP001. Ela evita que ocorra fluxo de leo reverso atravs das bombas principais durante a operao isolada da bomba de emergncia. 2.4.5. MONITORAMENTO DA LINHA DE LEO LUBRIFICANTE Ofuncionamentodasbombasdeleolubrificantemonitoradopelopressostato MBV21CP001. A presso do leo fornecido para os mancais monitorada pelo transdutor MBV26CP101epelospressostatosMBV26CP002eMBV26CP003.Esteltimo pressostatoacionaabombadeemergnciadiretamenteemcasodenecessidade (hardwiredconnection),mesmoqueocorraperdatotaldosistemadecontrole.O manmetro MBV26CP501 permite a visualizao local da presso da linha. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 52 de 103 Abombaauxiliareabombadeemergnciasoacionadasimediatamentee simultaneamente se o limite inferior do pressostato MBV21CP001 (4.5 bar) atuar, ou se o transdutor MBV26CP101 indicar que a presso da linha caiu abaixo do limite de 1,3 bar. A bombadeemergnciapodeserdesligadadepoisqueforconstatadoocorreto funcionamento da bomba auxiliar.A bomba auxiliar acionada imediatamente se a presso da linha de leo cair abaixo dos limites inferiores de um dos pressostatos MBV26CP002 ou MBV26CP003 (1.0 bar). A turbina a gs sofre trip se pelo menos duas das trs situaes a seguir se confirmarem: apressoapsasbombascairabaixodolimitedopressostatoMBV21CP001 (4.5 bar) por mais de 3s; apressodalinhacairabaixodolimitedopressostatoMBV26CP002(1.0bar) por mais de 3s; a presso medida na linha pelo sensor MBV26CP101 cair abaixo de 1.5 bar. O transdutor MBV26CT101A possibilita o monitoramento remoto da temperatura da linha de leo lubrificante. Em caso de valor elevado (acima de 58C), um alarme emitido pelo sistemadecontrole,indicandoprovvelmalfuncionamentodoresfriadoroudavlvula termosttica. Oleolubrificantepassaporplacasdeorifcioaoserdirecionadoparaosmancais (MBV26BP011...015), e retorna ao tanque por gravidade atravs das linhas de retorno. Os orifciosnaentradadecadamancalreduzemapressodoleolubrificanteaat aproximadamente 0,8 bar. A temperatura do metal do mancal medida diretamente (ver pgina20),comomeiodeproteo.Estemtododemediotemavantagemdeuma deteco rpida de cargas trmicas excessivas nos mancais, o que elimina a necessidade de se monitorar a temperatura do leo nas linhas de retorno. Figura 85 Filtros duplexFigura 86 Vlvula de Turning GearFigura 87 Indicador local de nvel do tanque (MBV10CL501) Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 53 de 103 Figura 88 Sistema de leo de levantamento dos mancais Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 54 de 103 2.4.6. AQUECIMENTO DO LEO LUBRIFICANTE DURANTE PARADAS A temperatura do leo lubrificante no tanque monitorada por um RTD de dois elementos MBV10CT101A/B),emostradalocalmentepelotermmetroMBV10CT501.Oleo aquecidoatravsdoacionamentodasbombasprincipaleauxiliarquando atemperatura do tanque cai abaixo do limite de 20C, que so desligadas quando a temperatura volta a ficar acima de 25C. A circulao transfere as perdas por calor das bombas para o leo, noapenasaquecendoofluidonotanque,mastambmaslinhaseascarcaasdos mancais, de forma uniforme. Casoatemperaturadoleocaiaabaixode10C,umalarmeemitidonosistemade controle e a partida da turbina a gs bloqueada. 2.4.7. SISTEMA DE LEO DE LEVANTAMENTO Emvelocidadesbaixasdaturbina,oleonoconsegueformarumfilmelubrificante suficiente para sustentar o eixo. Para evitar o conseqente atrito, o leo ento forado sobaltapressodentrodasranhurasdasconchas/casquilhosinferioresdosmancais. Assim, o eixo levantado e flutua hidrostaticamente sobre a camada de leo. A bomba de leo de levantamento (lift) MBV30AP001 fornece o leo a partir do tanque a uma presso de aproximadamente 140 bar. Trata-se de uma bomba hlice (vane pump) deestgionicoacionada porum motortrifsico.AvlvuladeseguranaMBV30AA191 limita a presso de sada no valor permissvel, no caso de falha no controle da presso ou deentupimentodofiltroMBV30AT001,quetemafunoderemoverqualquersujeira presentenoleobombeado.OpressostatodiferencialMBV30CP002acusaasaturao dofiltro,enquantoopressostatoMBV30CP001,instaladojuntamentecomomanmetro local MBV30CP502, monitora a linha de levantamento e emite um alarme caso a presso caia abaixo do limite nele ajustado.

Figura 89 Bloco de controle hidrulico do leo de levantamento Figura 90 Vlvula termosttica de controle MBV24AA251 Naentradadoblocodecontroledoleodelevantamentoficaavlvulalimitadora MBV31AA151, que reduz a presso do leo para o nvel adequado operao da turbina. Oblocodecontrolepossuiconexesparaadistribuiodeleodelevantamentopara todososmancais.OsrestritoresdefluxoajustveisMBV31AA281eMBV31AA282so usadosparacontrolarofluxodeleoparaosmancaisdaturbinaedocompressor.As vlvulas de reteno MBV31AA201 e MBV31AA202 evitam que o leo flua para fora dos bolsesdelevantamentonasconchasdosmancaisquandoabombadesligada, Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 55 de 103 bloqueando qualquer queda sbita na presso hidrodinmica de sustentao. Restritores defluxoevlvulasderetenotambmsoinstaladosnaslinhasdeleode levantamentoparaosmancaisdogerador.Apressonosbolsesdeleode levantamentodosmancaisdaturbinaedocompressorindicadapelosmanmetros MBV31CP501 e MBV31CP502, respectivamente. Durantearampadedescidadevelocidadedaturbina,abombadelevantamento acionadacom600rpm.Seudesligamentodurantearampadepartidatambmocorre quando a turbina passa por 600rpm. 2.4.8. TURNING GEAR Depois que a turbina desligada, o eixo girado em baixa velocidade (aproximadamente 120 rpm) no modo de operao conhecido como turning gear. A ventilao e o fluxo de ar atravsdaslminasasseguraoresfriamentouniformedaturbinaags,evitandoa deformaodacarcaaedorotorporarqueamento,ondeoresfriamentonaturalsema ventilao adequada faz com que o lado inferior da carcaa se resfrie mais rpido. Com o turninggearematividade,o eixoretmsualiberdadedemovimento,possibilitandouma partida rpida e fcil da turbina a gs. AestruturadoturninggearMBA10AE001consistedeumrotordeturbinahidrulica (Pelton) de estgio nico montado no eixo intermedirio, dentro da carcaa do mancal do compressor. O leo para seu acionamento fornecido por uma linha derivada a montante do filtro e do resfriador de leo lubrificante. O turning gear deve ser ativado durante o desligamento da turbina, e pode ser acionado em qualquer momento enquanto ela estiver parada. Durante o processo de desacelerao da mquina, o turning gear ligado automaticamente quando a velocidade cai abaixo de 180 rpm. Para acionar o turning gear, a bomba auxiliar ligada para operar em conjunto comabombaprincipal,quejestoperando,eavlvulaMBV41AA001aberta.Parte doleobombeadaparaalinhadoturninggear,sendoorestentedoleoutilizado normalmente na lubrificao dos mancais. Aturbinapermaneceemmodoturninggearatquehajaumresfriamentosuficientedo eixo,numperododefinidode24horas.Esteprocessoconhecidocomocooldown turning.Apsesteperodooturninggeardesligadoatravsdofechamentodavlvula MBV41AA001, e as bombas de levantamento e de lubrificao so retiradas de operao quando a velocidade da turbina for inferior a 6rpm por mais de 10 minutos.Duranteperodosdeparadaprolongados,oeixogiradobrevementeemintervalos regularesde6horasparaverificaodesualiberdadedemovimento.Nestescasos,a velocidadedeturninggearnoatingida.Esteprocessoconhecidocomointerval turning. Oturninggeardesligadonoinciodoprocessodepartidadaturbina.Avelocidadeda turbinaaltaosuficienteparagarantirofluxodearnecessrioparaoresfriamento uniforme e para evitar o claque (clattering) das lminas. Por razes de projeto, as lminas da turbina so inseridas com folga nos discos do rotor. Embaixasvelocidades,asrazesdaslminassemovemdentrododiscoe,assim, emitem um rudo caracterstico. Em velocidades mais altas, as lminas assentam no disco devido fora centrfuga. Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 56 de 103 Figura 91 Turning Gear Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 57 de 103

Figura 92 Vista do eixo intermedirio da turbina com a roda do turning gear Figura 93 Trocadores de calor MBV23AC010/020/030 2.5. SISTEMA DE LEO COMBUSTVEL (MBN) Opropsitodosistemadeleocombustvelodefornecerleocombustvelaos queimadores e controlar o volume de leo injetado na cmara de combusto, na presso e temperatura adequadas. O sistema de leo combustvel recebe o leo aps uma pressurizao prvia no sistema de propulso da planta de tratamento de leo. Um determinado volume de leo sempre retornado para a planta de leo, seja para o tanque de armazenamento ou para a linha a montante das bombas de propulso. O sistema de leo combustvel consiste de dois subsistemas que correspondem aos dois modos de operao da turbina: difuso e premix. O sistema de difuso constitudo por uma linha de suprimento e uma linha de retorno pois, por motivos tcnicos, apenas uma parte do leo fornecido para os queimadores de difuso de fato injetada na cmara de combusto. O sistema de premix tem apenas uma linha de fornecimento, ou seja, todo o leoquefluiatravsdestalinhainjetadonacmaradecombusto.Paracontrolaro volume de leo em modo premix, uma parte do fluxo de fornecimento desviada por uma vlvula de controle antes de chegar aos queimadores. Tanto a partida quanto a parada da turbina com leo combustvel sempre feita em modo difuso. O sistema premix desligado durante a operao em modo difuso. Na faixa superior de carga, as emisses e os estresses trmicos sobre os materiais so significativamentemenoresemmodopremixdoqueemdifuso.Noentanto,comuma cargabaixanomodopremix,humaumentoconsidervelnaemissodeCO(razo desfavorvel de combustvel/ar) e as chamas se tornam instveis. Assim, a operao em premixspermitidanafaixasuperiordecargadaturbina(apartirde50%da capacidadenominal).Nomodopremix,osqueimadoresdedifusosoutilizadospara gerar pequenas chamas piloto, que so necessrias para manter as chamas em premix. Istosignificaqueambosossubsistemaspermanecemativoscomaturbinaemmodo premix. Todososcomponentescrticosdosistemadeleocombustvel(instrumentos,bombas, chaves)soredundantes.Emoutraspalavras,afalhadeumdestescomponentesno resultanumacondiodeoperaoquecoloqueemriscoaplanta.Umagrande partes dos equipamentos, incluindo os filtros, as bombas, as vlvulas de parada de emergncia e Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 58 de 103 asvlvulasdecontroleestoarranjadasnumaestruturanica,querepousasobreum tanque de coleta de leo. 2.5.1. TANQUE DE COLETA DE LEO O tanque de coleta de leo MBN60BB001 recebe o leo drenado ou expelido do sistema deleocombustvel,apartirdasvriaslinhasdedrenoinstaladasemdiferentespontos do sistema. Ele aberto para a atmosfera por uma linha de ventilao. A bomba de recalque MBN60AP001 bombeia o leo acumulado do tanque para a linha de retornoauxiliar.ElaoperadaautomaticamentepelachavedenvelMBN60CL001.A chave de nvel MBN60CL002 responsvel por emitir um alarme caso o nvel do tanque exceda um determinado limite. 2.5.2. FILTROS DE ENTRADA Umalinhadeventilaoconectadanopontomaisaltodalinhadeentradadeleo combustvel, a montante do filtro duplex (MBN11AT001 e MBN11AT002). Qualquer bolha dearquetenhaseformadoduranteperodosdeparadadirecionadaparaalinhade retornoauxiliarpelaplacadeorifcioMBN11BP001.Oarqueporventurapassepelos filtros tambm descarregado para a linha de retorno auxiliar atravs da placa de orifcio MBN11BP002, que recebe os vents das vlvulas MBN11AA501 e MBN11AA502, situadas no topo dos dois filtros. Estas vlvulas devem ficar sempre abertas durante a operao da turbina. O visor de fluxo MBN11CF501 permite a visualizao do leo desviado por estes vents para a linha de retorno auxiliar. Figura 94 Filtros duplex MBN11AT001/002 Figura 95 Monitoramento de presso e temperatura de entrada Figura 96 Vista superior da plataforma de propulso do leo combustvel Os filtros MBN11AT001 e MBN11AT002 removem toda a matria slida do leo. Ambos so instalados numa configurao de filtro duplex. Se a queda de presso atravs deles excederumdeterminadovalor,umalarmeemitidopelopressostatodiferencial MBN11CP001.Amudanaparaofiltroemstand-bydeveserfeitaentodeforma Mdulo III Turbina a Gs Departamento de Engenharia 59 de 103 manual,sendoabsolutamentenecessrioseupreenchimentoatravsdavlvulade equalizaoMBN11AA252.Apsadrenagemdovolumenecessriodofiltrosujopelas vlvulasMBN11AA401ouMBN11AA402,oselementosfiltrantespodemserremovidos paralimpeza.Oprpriocorpodofiltrodeve,ento,serlimpoantesdareinserodos elementos. Aps o filtro e os instrumentos de medio associados, a linha se divide para os sistemas de difuso e premix. Duranteumaseqncianormaldepartidadaturbinaags,oleocombustvel fornecidoparaaentradadosfiltrosdecombustvelcomumapressodeaproximadamente 5 bar. O pressostato diferencial MBN11CP001 monitora a queda de presso nos filtros e emite um alarme quando esta presso exceder 0,6 bar. Figura 97 Entrada do sistema de leo combustvel MBN 2.5.3. BOMBAS DE INJEO DE LEO COMBUSTVEL Asbombasdeinjeodele