No passado, os sistemas de proteção contra sobre-velocidade em turbinas eram frequentemente projetados pelos próprios fabricantes originais (OEMs) das turbinas como parte do sistema mecânico. Esses sistemas de proteção mecânicos 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 termos econômicos quanto técnicos. Este artigo explica as vantagens da proteção eletrônica em relação à proteção mecânica.
O princípio da proteção mecânica contra sobre-velocidade
Para compreender 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 utilizam um peso preso a uma mola cuja força elástica é conhecida. Devido à força centrífuga resultante da velocidade de rotação do eixo, a mola é esticada cada vez mais e o peso se desloca para fora. Enquanto a velocidade de rotação permanecer dentro das especificações de projeto, a mola não se esticará demais e o peso não se projetará. No entanto, se a velocidade exceder as especificações de projeto, o peso se deslocará e atingirá o pino de disparo. Isso liberará o pino e o disparo será acionado.
O funcionamento 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 desligamento e saídas de relé. Os sensores de velocidade monitoram a superfície de medição e emitem um sinal senoidal ou quadrado, que o sistema de medição interpreta como pulsos. O sistema de medição então conta o tempo entre os pulsos para determinar a velocidade de rotação. As saídas de relé são controladas pela lógica de desligamento. A fim de aumentar a segurança e a disponibilidade, esses sistemas de proteção são frequentemente 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 traz vantagens significativas. A segurança verificável é o principal argumento. Para ilustrar: enquanto os sistemas mecânicos de proteção contra sobre-velocidade precisam ser testados por meio do sobre-velocidade real da máquina (com todos os riscos envolvidos!), um sistema eletrônico de proteção contra sobre-velocidade pode ser testado por meio da simulação do sobre-velocidade. Além disso, um teste simulado é mais rápido e fácil de realizar.
Nesta visão geral, comparamos ambas as formas de proteção contra sobre-velocidade de máquinas:
| Disparo mecânico por sobre-velocidade | Disparamento eletrônico por sobre-velocidade |
|---|---|
| Determinação imprecisa do valor do curso devido à força imprecisa da mola (+ / a-50 rpm) | Determinação muito precisa do valor da viagem |
| O curso varia lentamente devido à fadiga do material da mola | O valor da viagem não será alterado |
| Sem possibilidade de interface de usuário | Oferece possibilidades para a interface do DCS |
| Deve ser fixado ao eixo ou a uma alavanca mecânica | Não é necessário contato físico com o eixo ou alavanca mecânica |
| O acúmulo de lubrificante pode bloquear o funcionamento do disjuntor mecânico | O acúmulo de lubrificante não afeta o funcionamento do dispositivo de desligamento |
| Não pode ser testado, exceto quando desconectado do equipamento acionado, o que requer o desligamento | Possibilidade segura de testar a função de desligamento por meio de simulação de sobre-velocidade utilizando um gerador de frequência |
| Sobre-velocidade necessário para acionar o disjuntor | Pode ser testado em qualquer velocidade e qualquer canal pode ser testado durante a operação (online) |
| Requer várias partidas da turbina para definir o valor de desligamento com a maior precisão possível | Não requer partidas adicionais de turbinas |
A mudança para a proteção eletrônica contra sobre-velocidade não é complexa. Primeiramente, a alavanca de desligamento mecânica e todos os componentes associados do sistema são removidos. Em segundo lugar, uma superfície de medição (engrenagem) é montada no eixo, caso ainda não esteja disponível, após o que um ou mais sensores são posicionados ao redor dessa superfície de medição. O sistema de monitoramento pode então ser instalado próximo à máquina ou em um gabinete.
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