No passado, os sistemas de proteção de turbinas com sobre-velocidade eram geralmente projetados pelos próprios OEMs das turbinas como parte do sistema mecânico. Esses sistemas de proteção mecânica ainda estão em uso, especialmente em máquinas de médio porte. No entanto, os sistemas eletrônicos oferecem benefícios significativos e estão se tornando cada vez mais acessíveis, tanto em seu impacto econômico quanto técnico. Este artigo explica os benefícios da proteção eletrônica em relação à proteção mecânica.
O princípio da proteção mecânica contra sobre-velocidade
Para entender a diferença entre os dois tipos de proteção, é importante entender como funciona a proteção mecânica contra sobre-velocidade. Os sistemas mecânicos de proteção contra sobre-velocidade usam um peso em uma mola, cuja força é conhecida. Devido à força centrífuga resultante da velocidade de rotação do eixo, a mola é esticada cada vez mais e o peso se move para fora. Enquanto a velocidade de rotação ainda estiver dentro das especificações do projeto, a mola não se esticará muito e o peso não se projetará. Entretanto, se exceder as especificações do projeto, o peso sairá e atingirá o parafuso de disparo. Isso liberará o pino e o disparo será ativado.
A operação de um sistema mecânico de monitoramento de sobre-velocidade.
O princípio da proteção eletrônica contra sobre-velocidade
A proteção eletrônica contra sobre-velocidade consiste em uma engrenagem ou outra superfície de medição, sensores de velocidade e um sistema de medição com lógica de disparo e saídas de relé. Os sensores de velocidade observam a superfície de medição e emitem um sinal de onda senoidal ou quadrada, que o sistema de medição vê como pulsos. Em seguida, o sistema de medição conta o tempo entre os pulsos para determinar a velocidade de rotação. As saídas de relé são controladas pela lógica de disparo. Para aumentar a segurança e a disponibilidade, esses sistemas de proteção geralmente são construídos com estruturas de votação redundantes.
Por que mudar para a proteção eletrônica contra sobre-velocidade?
A mudança da proteção mecânica contra sobre-velocidade para a proteção eletrônica contra sobre-velocidade tem vantagens significativas. A segurança verificável é o principal argumento. Para ilustrar: enquanto os sistemas mecânicos de proteção contra sobre-velocidade precisam ser testados com o sobre-velocidade real da máquina (com todos os riscos envolvidos!), um sistema eletrônico de proteção contra sobre-velocidade pode ser testado simulando o sobre-velocidade. Além disso, um teste simulado é mais rápido e fácil de executar.
Nesta visão geral, comparamos as duas formas de proteção contra sobre-velocidade da máquina:
| Desarme mecânico por sobre-velocidade | Disparo eletrônico por sobre-velocidade |
|---|---|
| Determinação imprecisa do valor do disparo devido à força imprecisa da mola (+/- 50 rpm) | Determinação muito precisa do valor da viagem |
| O valor do disparo muda lentamente devido à fadiga do material da mola | O valor da viagem não será alterado |
| Sem possibilidade de interface com o usuário | Oferece possibilidades para a interface DCS |
| Deve ser acoplado ao eixo ou à alavanca mecânica | Não é necessário contato físico com o eixo ou com a alavanca mecânica |
| O acúmulo de lubrificante pode bloquear a operação do disparo mecânico | O acúmulo de lubrificante não afeta a função de disparo |
| Não pode ser testado, exceto quando desconectado do equipamento acionado, o que exige o desligamento | Possibilidade segura de testar a função de disparo por meio de simulação de velocidade excessiva usando um gerador de frequência |
| Sobre-velocidade necessário para ativar o disparo | Pode ser testado em qualquer velocidade e qualquer canal pode ser testado durante a operação (on-line) |
| Requer várias partidas da turbina para definir o valor de disparo com a maior precisão possível | Não requer partidas adicionais da turbina |
A mudança para a proteção eletrônica contra sobre-velocidade não é complexa. Em primeiro lugar, a alavanca de disparo mecânico e todos os componentes do sistema associados são removidos. Em segundo lugar, uma superfície de medição (engrenagem) é montada no eixo, caso ainda não esteja disponível, e, em seguida, um ou mais sensores são colocados em torno dessa superfície de medição. O sistema de monitoramento pode então ser colocado próximo à máquina ou em um gabinete.
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SpeedSys 300 - Sistema de proteção contra sobre-velocidade
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