Caso da ETI Instalações de Energia Térmica: Medição e monitorização mecânica de turbinas para a operação segura da unidade

Antecedentes do Cliente

O turbogerador é o coração de uma usina termelétrica, e os instrumentos de medição mecânica são o eletrocardiograma que monitora suas batidas. Na instrumentação térmica de uma usina de classe 600 MW que apoiamos, o sistema de Instrumentação de Supervisão de Turbina (TSI) monitora continuamente a vibração relativa do eixo, vibração absoluta do mancal, deslocamento axial, expansão diferencial, expansão da carcaça, excentricidade do rotor, velocidade / parada e fasor de chave. No entanto, alarmes falsos frequentes do TSI, leituras flutuantes e padrões de manutenção pouco claros incomodavam a equipe de instrumentação, então eles trabalharam com nossos engenheiros para reconstruir um sistema confiável de medição e manutenção.

Desafio

• Alarmes falsos frequentes do TSI que perturbavam os operadores e arriscavam paradas da unidade;
• Sinais instáveis ou flutuantes nos canais de vibração do eixo, deslocamento axial e expansão;
• Tensão de gap saindo da zona linear, perda de sinal causada por circuitos abertos ou curtos e leituras imprecisas devido a contaminação, suportes soltos e sensores envelhecidos;
• Nenhum procedimento claro baseado em normas para instalação, revisão e aceitação de malhas de medição mecânica.

Solução: Um Sistema Completo de Medição e Manutenção

Nossa solução abrange as seis famílias de parâmetros de monitoramento de condição mecânica da turbina - vibração, deslocamento, expansão, velocidade, excentricidade e fasor de chave - construída em três tecnologias de sensoriamento principais:

• Sensores de corrente parasita - a espinha dorsal da medição TSI. Medição sem contato baseada no efeito de corrente parasita com faixa de frequência de 0-10 kHz, resolução de até 0,01 mm e forte resistência à contaminação por óleo. A saída típica é de -4 V a -20 V CC, com a tensão de gap definida no ponto médio linear (cerca de -10 V CC para uma sonda de 200 mV/µm, 8 mm). Eles cobrem vibração do eixo, deslocamento axial, expansão diferencial, excentricidade, fasor de chave e medição de velocidade.
• Sensores LVDT - sensores de deslocamento do tipo contato para grandes cursos de até 0-80 mm com linearidade dentro de ±1% F.S., usados principalmente para expansão da carcaça e parte da expansão diferencial. Sensores de expansão térmica da série TD-2 fornecem retransmissão de 4-20 mA mais indicação local.
• Sensores de velocidade magnetelétricos - a escolha tradicional para vibração absoluta do mancal, montados rigidamente em pedestais de mancal usinados; unidades modernas podem usar acelerômetros piezoelétricos com dupla integração.

Configuração Típica de TSI de Unidade de 600 MW

Para seleção de sensor, o diâmetro da bobina da sonda determina a faixa de medição: sondas de 8 mm cobrem cerca de ±1 mm para vibração do eixo, excentricidade e fasor de chave; sondas de 11 mm ±2 mm; sondas de 14 mm ±4 mm para deslocamento axial médio e expansão diferencial; sondas de 25 mm ±6 mm; e sondas de 50 mm ±12 mm para medição de grande expansão.

Destaques de Manutenção e Tratamento de Falhas

Seguindo GB/T 34578-2017 e DL/T 1056-2019, ajudamos a usina a estabelecer mecanismos diários de inspeção e solução de problemas para as cinco famílias de falhas mais comuns: saída instável ou flutuante, saltos anormais na tensão de gap, perda de sinal ou saída constante, leituras imprecisas e alarmes falsos frequentes. As principais práticas de engenharia incluem:

• Aterramento em uma única extremidade do cabo blindado apenas no lado do gabinete TSI, com o lado da sonda flutuante para eliminar loops de terra;
• Verificação da resistência da bobina da sonda (cerca de 7,5 Ω ± 0,5 Ω para séries típicas) para identificar circuitos abertos ou curtos;
• Selagem de juntas de alta frequência com tubo termo retrátil e mantendo-as isoladas e flutuantes conforme exigido por DL 5190.4-2019;
• Configuração da referência zero com o disco de batente encostado no mancal de batente, e verificação dos pontos de ajuste de proteção por meio de testes de desgaste simulado;
• Calibração de sensores a cada 6-12 meses, mantendo a resistência de isolamento acima de 1 MΩ e mantendo arquivos técnicos completos.

Resultado

Após a modernização, os alarmes falsos foram eliminados, os valores medidos retornaram à zona linear confiável e a usina obteve um fluxo de trabalho claro e baseado em normas cobrindo instalação, inspeção de rotina, aceitação de revisão e teste de lógica de proteção (DL/T 1012-2006, GB/T 11348.2-2012, GB/T 6075). A avaliação da vibração do eixo é agora realizada em relação às zonas A/B das normas nacionais, e cada malha de medição atua verdadeiramente como o sentinela da operação segura e de longo prazo da turbina.

Para fornecimento OEM de sondas de corrente parasita, pré-processadores, sensores LVDT e de velocidade, ou suporte de modernização e comissionamento de TSI, entre em contato com nossa equipe de engenharia.