Metodologia de análise de desempenho de turbinas a vapor operando em ciclos convencionais e combinado.

Abstract

Este trabalho desenvolveu uma metodologia de análise de desempenho de turbinas vapor e a avaliação do seu estado técnico, metodologia implementada através de uma planilha de cálculo criada no Excel. Utilizando esta metodologia, foi possível de terminar a influência dos principais parâmetros do vapor: pressão, temperatura e vazão mássica, sobre o desempenho térmico e a operação da turbina. Dentre as potencialidades desta metodologia de análise, está a possibilidade de se visualizar através da planilha de cálculo, a degradação ou a perda de desempenho térmico da máquina em relação a períodos anteriores. Primeiramente, é feito o cálculo do balanço térmico do ciclo a vapor em torno da turbina. A partir deste balanço são calculadas a eficiência e a potência para cada seção da turbina. Através do balanço térmico também são construídas as linhas de expansão da turbina, e concluindo a sequência de cálculos é feito o cálculo do heat rate bruto e líquido da turbina a vapor. Uma vez que a planilha de cálculo deverá ser adaptada para as características construtivas e operacionais da turbina a vapor a ser analisada, uma sequência de coleta de dados de operação são inseridos na planilha para a realização dos cálculos para a análise do desempenho térmico. Para se verificar a aplicabilidade da metodologia de análise, foram realizados dois estudos de casos com turbinas a vapor operando em ciclos diferentes. No primeiro estudo de caso, a turbina analisada opera em ciclo combinado com uma caldeira recuperativa de calor com três níveis de pressão. No segundo estudo de caso, a turbina opera em ciclo de Rankine regenerativo com reaquecimento do vapor. Os resultados mostram que a metodologia é válida tanto para o ciclo combinado quanto para o ciclo Rankine, onde no caso do ciclo combinado foi possível se determinar onde havia a maior redução do desempenho da turbina a vapor (seção de alta pressão), enquanto que no ciclo Rankine, se verificou que as principais perdas devem - se a perdas no ciclo (fugas de vapor nas linhas de transmissão do vapor da caldeira para a turbina, necessidade de manutenção na turbina, etc.) O principal resultado deste trabalho foi a contribuição da metodologia de análise de desempenho para turbinas a vapor operando em ciclo combinado, pois não existem metodologias que sejam aplicáveis às turbinas operando neste ciclo. Além disso, a metodologia se mostrou bastante confiável quando da análise de uma turbina a vapor operando em ciclo Rankine, pois para este ciclo, a turbina a vapor já possui métodos de análise bastante difundidos e utilizados.