Série de Equipamentos - Turbinas a Vapor

A próxima edição de nossa Série de Equipamentos se concentra em turbinas a vapor. Uma turbina a vapor é um tipo de gerador que extrai energia do vapor pressurizado e a aplica para trabalho mecânico com o uso de um eixo de saída rotativo. É frequentemente usado como acionamento em geradores elétricos. De fato, a maior parte da eletricidade gerada nos Estados Unidos é feita através do uso de turbinas a vapor.

Como funcionam as turbinas a vapor?

Uma turbina usa um rotor giratório alimentado por um gás ou líquido. Rotores em turbinas a vapor são girados por vapor quente e gasoso para funcionar. As lâminas são alojadas dentro de um recipiente externo selado para que a energia do vapor possa ser maximizada. O gás se expande e esfria à medida que passa pelas lâminas para passar a maior parte da energia que contém originalmente. Ao contrário de outras turbinas, o fluxo de vapor gira as lâminas continuamente sem empurrar ou puxar, bem como sem esperar que os pistões retornem.

Prós de turbinas a vapor

As turbinas a vapor giram os geradores de eletricidade em velocidades incrivelmente altas e giram muito mais rápido do que as turbinas de água ou eólica. Por exemplo, uma turbina a vapor típica encontrada em uma usina de energia gira em qualquer lugar de 1800 a 3600 rpm, enquanto uma turbina eólica gira em uma fração disso e geralmente usa uma caixa de engrenagens para acioná-la com rapidez suficiente para produzir eletricidade. As turbinas a vapor também são menores e precisam de menos espaço do que uma turbina que usa um arranjo pistão-cilindro-manivela.

Tipos de turbinas a vapor

Turbinas a vapor de múltiplos estágios - As turbinas a vapor usadas na indústria pesada são mais complexas do que as descritas acima. A maioria das turbinas a vapor em uso hoje não possui apenas um conjunto de pás no rotor, mas geralmente possui vários conjuntos diferentes, chamados de estágios múltiplos. Cada estágio ajuda a extrair um pouco mais de energia do vapor antes de ser expelido, reduzindo o número de turbinas necessárias. Cada estágio das pás pode funcionar por reação ou impulso, com uma turbina a vapor típica tendo uma mistura de ambos os estágios. Eles podem até ser montados no mesmo eixo do rotor e girar ao mesmo tempo.

Turbinas a vapor de condensação – Além de produzir energia, algumas turbinas a vapor também podem resfriar o ar ao passar pela unidade. As turbinas de condensação são frequentemente usadas em grandes usinas de energia para gerar eletricidade. Eles convertem o vapor em água em algumas partes através do uso de condensadores e torres de resfriamento gigantes. O vapor se expande ainda mais enquanto extrai o máximo de energia, tornando o processo de geração mais eficiente. Grandes quantidades de água fria são necessárias para condensar o vapor, razão pela qual as usinas de eletricidade são frequentemente construídas próximas a grandes massas de água. As turbinas sem condensação não resfriam o vapor e, em vez disso, usam o calor para produzir água quente em um processo conhecido como calor e energia combinados (CHP).

Problemas associados a turbinas a vapor

• O desequilíbrio do rotor é um dos problemas de manutenção mais comuns associados às turbinas a vapor. Isso pode levar a vibração excessiva, o que pode fazer com que as pás se soltem do rotor e entrem na carcaça.
• Turbinas de corrente devem funcionar com vapor de alta qualidade na forma de vapor superaquecido ou saturado com uma fração de alta secura. Se outra forma de vapor for usada, pode causar erosão nas lâminas quando a umidade é transportada. Defletores e controles são frequentemente usados ​​para garantir vapor de alta qualidade.
• As vedações da turbina a vapor também podem falhar e permitir que líquidos e outros contaminantes entrem na unidade. Isso pode danificar os rolamentos axiais, bem como qualquer outro número de componentes. Os drenos de condensado são frequentemente instalados para garantir a remoção de qualquer líquido que possa entrar no alojamento.

Em geral, os requisitos de manutenção das turbinas a vapor são simples e de baixo custo. Quando operada com eficiência máxima, uma turbina a vapor pode durar mais de 50 anos.

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