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- Words: 7,373
- Pages: 224
Turbina Olympus TM 3B ME-1019-0611 1ª Prova: 16/04/2013
OLYMPUS TM3B
Turbina é uma máquina térmica de
combustão
interna que utiliza o ar como fluído para produzir trabalho. Comparação entre a turbina e o motor 1- Turbina - Queima a pressão constante - Material leve, porém resistente a altas temperaturas ( nas câmaras de combustão) - Maior potência por peso da máquina - Funcionamento suave - Poucas peças moveis - Pouco desgaste
2- Motor - Queima a pressão constante - Queima a volume variável - Robusto para ar o pico de pressão nas câmaras - Queima intermitente (perda de tempo até a conclusão do ciclo) - Menor potência por peso - Desgaste acentuado
3- Vantagens -Tamanho pequeno - Potência elevada - Pouco desgaste - manutenção reduzida 4- Desvantagem - Consumo elevado em baixas Potências
Lei da Energia A energia não pode ser criada ou extinguida, apenas convertida de uma forma para outra. Teorema de bernoulli Quando uma massa de ar, a uma determinada densidade, flui através de um conduto, sua energia total é composta de duas parcelas – carga de velocidade e carga estática. Os valores destas parcelas podem ser variados pela forma do duto.
Duto convergente (expansor ) É aquele cujo área de entrada é maior que a área de saída. Ao fluir neste tipo de duto o ar tem um aumento de velocidade no ar e uma diminuição de pressão.
Duto divergente (difusor ) É aquele no qual área de entrada menor a área de saída. Ao fluir neste tipo de duto o ar tem um decréscimo de velocidade e um aumento de pressão.
Temperatura máxima É a máxima temperatura na qual a máquina pode operar com segurança. A quantidade de combustível queimado em uma massa de ar é limitada pela temperatura máxima.
A temperatura máxima é
limitada pelo material empregado. Razão ar/combustível Está na proporção 100:1. Apenas uma pequena quantidade de ar é utilizado na combustão, o restante é necessário para diluir os produtos da combustão e
Ciclo Básico de Funcionamento A turbina basicamente tem as mesmas fases de operação (funcionamento) que o motor Diesel. A massa de ar é itida no Gerador de Gás (G.G.) pelo compressor de baixa pressão (CBP), sendo a sua pressão elevada até certo nível que poderíamos chamar de 1º estágio de compressão. Logo em seguida, sofre outra elevação de pressão no compressor de alta pressão (CAP). O ar, então, é forçado a uma câmara de combustão onde haverá a queima, praticamente a pressão constante.
A energia térmica liberada na combustão é transformada nos empalhetamentos das turbinas dos compressores (turbinas dos compressores de alta e baixa pressão ou de 1º e 2º estágios) em trabalho negativo, para comprimir
mais
ar,
o que
propicia um
funcionamento contínuo e sem vibrações, e não intermitente, como no motor Diesel.
Grande parte da energia de uma turbina a
gás
é
consumida
pelo
trabalho
de
compressão do ar, aproximadamente 2/3 da energia total gerada. O restante é utilizado na turbina de propulsão ou de potência (trabalho positivo).
É oportuno salientar que a energia utilizada pelas
turbinas
dos
compressores
depende
diretamente da temperatura do ar na issão do compressor de baixa pressão. Quanto mais quente estiver o ar ambiente, mais trabalho será necessário para comprimi-lo, pois o seu volume específico será maior para uma mesma pressão. Portanto, será consumido mais potência da total gerada pela turbina de propulsão.
Representação do Ciclo de Funcionamento do Diagrama Pressão x Volume Ocorrem três situações principais durante o ciclo de funcionamento da turbina: 1. Durante a compressão. É cedido energia ao ar, aumentando sua pressão e temperatura, e reduzindo seu volume, sem no entanto aumentar sua velocidade.
2. Durante a combustão. O combustível é adicionado ao ar e queimado, aumentando sua temperatura e volume, enquanto a pressão se mantém quase constante. 3. Durante a expansão. A energia é retirada dos gases em alta velocidade em seu caminho de expansão para a descarga da máquina, isto faz decrescer sua temperatura e pressão, enquanto aumenta seu volume.
Representação do Ciclo de Funcionamento do Diagrama P. V.
Compressor de Fluxo Axial O compressor de fluxo axial consiste de um rotor de aerofólio, em cuja carcaça estão as palhetas fixas. É
um
compressor
de
múltiplos
estágios
que
gradualmente aumenta a pressão em cada estágio de compressão. Da extremidade de baixa pressão até a de alta, há uma redução gradual da área da seção reta (anular) entre o rotor e a carcaça; isto é necessário para manter um fluxo axial constante da massa de ar a medida em que a densidade aumenta.
Usando uma palheta em forma de aerofólio, a velocidade total do ar que a sobre a palheta á aumentada. O aumento de velocidade é então transformado em pressão, através das agens divergentes das palhetas fixas do extator.
Aumentando o ângulo de incidência na palheta móvel do rotor, a velocidade pode ser aumentada. O máximo ângulo de incidência é, contudo, 12 graus. Valor acima deste, o fluxo de ar é interrompido. Quando o fluxo de ar é interrompido em um ou mais estágios, ocorre um fenômeno chamado STALL. Como medida de segurança contra o STALL, o ângulo de incidência na palheta móvel é normalmente regulado para 4 graus.
Em virtude do ar ter maior velocidade angular na periferia do compressor do que no centro, as palhetas do compressor devem ser torcidas para assegurar que o ar encontre as palhetas num ângulo constante de incidência, da raiz ao topo. Este tipo de empalhamento é chamado empalhetamento VORTEX. A agem através das palhetas móveis tem também formato divergente de modo que há um aumento de pressão nessas palhetas.
Antes da 1ª roda de palhetas móveis estão as palhetas guias de entrada (INLET GUIDE VANES). Um ângulo positivo na palheta guia dá ao ar um movimento de redemoinho na direção de rotação do compressor, o que reduz a quantidade de trabalho do compressor, evitando o STALL. A última roda de palhetas fixas no extator é chamada "retificadora", pois faz com que o fluxo de ar entre
nas
câmaras
de
combustão
velocidade uniforme (constante).
com
uma
Como o ponto de trabalho da turbina é projetado para condições de plena potência, é possível que nas baixas potências seja comprimido mais ar que o necessário; isto pode causar o STALL nos estágios iniciais ou uma reversão no fluxo de ar através do compressor. Esta reversão no fluxo de ar é chamado de SURGE.
A turbina a gás marítima OLYMPUS TM 3B consiste de um gerador de gás e de uma turbina de propulsão com um único estágio, e fluxo axial. Apenas uma união tipo fole liga as duas unidades de modo que a colocação ou remoção do G.G. é uma operação relativamente simples.
Air Intake Casing
Intermediat e Casing
LP Compressor
Delivery Casing
HP Compressor
HP / LP Turbines
Combustio n System
Exhaust Annulus
Wire Wound Mounts
Resilien t Shock Mounts
Alignment Indicators
Rake and Ram Stop s
Dados Principais - Fabricante: ROLLS ROYCE Ltda, 1971; - Potência: 28.000 BHP, 25.000 SHP; - Rotação do CBP: max. 6500 rpm, min. 2000 ± 200; - Rotação do CAP: max. 8400 rpm, min. 3600 rpm; - Rotação da Turbina de Potência: max. 5660 rpm; - Temperatura max. da PTET: 660º C; - Temperatura de desarme da PTET: 690º C;
- Pressão de suprimento de óleo combustível: 5 a 25 psi; - Pressão de óleo combustível das bombas do G.G.: 450 a 470
psi (ralanti), 1220 a 1600 psi (plena potência);
- Consumo de combustível: ralanti 720 l/h, plena potência 7200
l/h;
- Água para lavagem do G.G.: 27 litros (destilada); - Solvente: ICE – 113; - Inibidor anti corrosivo: WD-40 1,7 litro e - Ar de partida: 350 psi (24 bar).
Sistema de Lubrificação - Óleo lubrificante do G.G.: OX-38 (substituído pelo Aerochel 750); - Capacidade do tanque do G.G.: 27 galões ou 123 litros; - Pressão do Sistema de Lubrificação: min. 45 psi, alarme 35 psi; - Temperatura do óleo: max. 100º C, min. 40º C; - Consumo: max. 0,8 l/h, normal 0,15 a 0,25 l/h; - Pressão diferencial: 7 ± 2 psi (alarme); - Óleo lubrificante da Turbina de Potência: OEP 69 (substituído pelo Marbrax) e - Pressão mínima: 10 psi.
Capítulo 2 Descrição das Partes Componentes
Tomada de Ar da Turbina (AIR INTAKE FLARE)
Fica localizada no convés 01. Possui na parte externa alhetas
dispostas
verticalmente
e
com
angularidade
de
aproximadamente 90 graus, destinadas a impedir a agem da água do mar ou da chuva. A água ao bater nas aletas escorre para o tanque coletor. Após as aletas, há três grupos de telas de filtros com seis telas cada, perfazendo um total de 18 telas de filtros, feitas de um material sintético e fibroso, semelhante a feltro, com a característica de não reter água.
Estes filtros sofrem manutenção que consiste em lavar as telas com material detergente. As alhetas externas são levadas com detergente e água corrente mensalmente. Após os filtros, há outra seção de alhetas semelhantes as da entrada de ar, que servem para separar e reter qualquer partícula de água que ainda exista no ar. Estas alhetas drenam para o tanque receptor de água também chamado de tanque de selagem.
Os tanques de selagem devem estar cheios de água para evitar que poeira penetre pelo tubo drenador de água das alhetas internas. A seguir o ar entra em um compartimento e caminha em direção à praça de máquinas, ando por grandes alhetas silenciadoras, que têm a função de absorver ruídos e direcionar o ar.
O compartimento em questão possui porta de o com chave e cuja inspeção é feita pelo encarregado da turbina. Recomenda-se não penetrar neste compartimento com objetos que possam ser esquecidos no local, tais como chaveiro ou qualquer outro objeto metálico que possa
acidentalmente
cair
na
aspiração
turbina, trazendo consequências desastrosas.
da
A inspeção deste compartimento consiste de uma verificação quanto ao estado de limpeza e manutenção do revestimento térmico e acústico.
Após as alhetas silenciadoras, o duto vai estreitando-se até chegar ao gerador de gás, ando
antes
pelas
alhetas
orientadoras,
também chamadas de cascata, que transformam o movimento vertical do ar em horizontal, para a entrada no gerador de gás.
Invólucro do CASCADE BEND (cascata) Uma junta flexível liga o invólucro da cascata em sua parte superior ao duto de entrada de ar. Existem quatro sensores de depressão localizados
na
parte
superior
(depressão max. 23” d’água).
do
invólucro
Uma porta de inspeção no duto permite inspeção dos orifícios jateadores de água, alhetas do cascade bend, alhetas estruturais, nariz do G.G., palhetas guias de entrada e alguns estágios de palhetas fixas e móveis do compressor de baixa pressão.
Para se ter o a esta porta (alçapão) é necessário abrir um elipse existente na parte interna do módulo da turbina. Este compartimento possui ralo e válvula de dreno para o porão, que deverá ficar fechada durante o funcionamento da turbina, e aberta, por ocasião de sua lavagem.
Na parte inferior do invólucro há um e de borracha para sustentação e amortecimento de vibrações. Piston and Tube Assembly
Athwartship Mounts Fuel inlet
Acceleration Mount
Shock Chock
PAT Assembly
Deceleration Mount
Bridge Piece
Invólucro do CASCADE BEND
Carcaça de issão de Ar (AIR INTAKE CASING) A carcaça de issão de ar é aparafusada à extremidade de vante do compressor de baixa pressão (CBP) e colocada em posição por seis pinos guias. É de forma cilíndrica e contém uma seção interior e outra exterior, com seis alhetas vazadas radialmente, numeradas no sentido anti-horário quando olhadas de frente, sendo a n.º 1 a correspondente à posição de 12 horas.
Carcaça de issão de Ar
Um coletor é preso em volta da carcaça para distribui o ar quente ANTI-ICING (ar vido da carcaça de descarga dos compressores aleta nº6), através das palhetas guias de entrada (INLET GUIDE VANES) e nariz (NOSE FARING) e no final saíra pelas aletas estruturais.
Das seis alhetas vazadas da carcaça de issão, três são empregadas em: Nº 1 - Possui o olhal da carcaça de issão; Nº 2 - Envia óleo para o mancal de vante do CBP (mancal nº1), óleo que vem da aleta 3 da carcaça intermediaria e Nº 4 - Saída do ar e óleo separados pelo separador ar/óleo que selou/lubrificou o mancal nº 1. Cada alheta possui uma agem, em sua extremidade de vante, para o ar quente.
N.º 1 - Olhal da carcaça de issão. N.º 2 - Óleo para o mancal n.º 1.
agem do ar quente.
N.º 4 - Saída de ar e óleo vindos do mancal n.º 1.
Palhetas Guias de Entrada A parte de ré da carcaça de issão possui 26 palhetas guias de entrada que guiam o ar para o compressor de ar de baixa pressão. Além disso, por elas am (entra) o ar quente, proveniente do último estágio (7º estágio) de compressão do compressor de alta pressão, que irá circular o nariz.
26 Palhetas guias de entrada
Coletor que distribui o ar quente
Compressor de Baixa Pressão O compressor de baixa pressão possui 5 estágios de compressão com fluxo axial, suas paletas são do tipo aerofólio, afim de que a velocidade do ar seja aumentada e compreende quatro conjuntos principais: 1 - Carcaça ou estator; 2 - Rotor; 3 - Conjunto do eixo de vante e 4 - Eixo acionador do rotor e conjunto de extremidade do eix o.
O conjunto do rotor é montado em dois mancais:
O mancal de vante do CBP (mancal nº 1) fica alojado na parte de trás da carcaça de issão de ar, sendo um mancal de rolete, pista simples e de sustentação, permitindo a expansão axial do rotor. O mancal de ré do CBP (mancal nº 2 ) fica alojado na parte frontal da carcaça intermediária, sendo um mancal de rolamento, pista dupla e de escora e sustentação.
Carcaça do Compressor de Baixa A carcaça do compressor de baixa pressão contém 4 estágios de palhetas fixas, sendo as palhetas guias de saída montadas na carcaça intermediária (INTERMEDIATE CASING). As carcaças são de liga leve e aparafusadas juntas em flanges horizontais. Ranhuras em forma de “rabo de andorinha” alojam quatro rodas de palhetas. Espaçadores de palhetas são usados nos estágios um e dois.
Os flanges de vante e de ré da carcaça são montados faceando a carcaça de issão e carcaça intermediária, respectivamente. As palhetas são de Titânio, com risco de incêndio da classe “D”.
Carcaça do Compressor de Baixa Pressão Palhetas fixas
Espaçador
Arruela de retenção
Carcaça do Compressor de Baixa Pressão
Rotor do Compressor de Baixa Pressão O rotor do compressor de baixa pressão (CBP) possui 5 discos, tendo cada um deles, palhetas de titânio e quatro anéis espaçadores. Os discos e anéis são presos uns aos outros por meio de estojos, porcas, parafusos e arruelas de travamento. O eixo de vante do rotor é aparafusado ao disco do 1º estágio e o eixo acionador do compressor ao disco do 5º estágio. Nestes conjuntos, estão montados os mancais de vante e de ré do compressor.
Rotor do Compressor de Baixa Pressão
Eixo Acoplamento
Selo
Conjunto de Vante do Eixo do Rotor do CBP Este conjunto é preso aos discos do 1º e 2º estágio por parafusos, porcas e arruelas de travamento. O conjunto mancal de roletes e selo do mancal estão imediatamente avante do flange e são travados por uma porca em anel. Após comprimido pelo compressor de baixa o ar atinge a pressão de 2,7 bar e temperatura de 125ºc.
Um separador óleo/ar está montado na extremidade
de
vante
do
eixo
(carcaça
de
issão). O separador é preso por uma porca em anel e arruela de travamento.
O óleo separado é enviado a bomba auxiliar de remoção de óleo e o ar é retirado através da alheta n.º 4 da carcaça de issão.
Rotor do Compressor de Baixa Pressão
Separador ar/óleo
Carcaça Intermediária A carcaça intermediária é de liga de alumínio leve e tem duas carcaças concêntricas interligadas por oito alhetas vazadas. A carcaça interna possui dois diafragmas, em separado, formando um alojamento para acionamento de órios, como 02 BARRING MOTORS, AIR STARTER MOTOR E TACOMETER.
As alhetas são numeradas de 1 a 8 no sentido antihorário quando olhadas da frente do gerador de gás, sendo a alheta n.º 1 a correspondente à posição de 12 horas. Na parte superior da carcaça intermediária, existe uma câmara de ar de onde sai uma rede (externa) para resfriamento e selagem da turbina de propulsão (ar de baixa pressão). Dois motores auxiliares (BARRING MOTORS) acionam os eixos dos compressores de alta e baixa pressão. Um motor de partida a ar aciona o eixo do compressor de alta pressão.
As engrenagens acionadoras das auxiliares estão alojadas na carcaça intermediária em dois grupos. Acionadas pelo compressor de baixa pressão: 1 - Tacômetro e 2 - Bomba de combustível de alta pressão. Acionadas pelo compressor de alta pressão: 1 - Tacômetro; 2 - Bomba de combustível de alta pressão; 3 - Bomba de óleo lubrificante e bomba principal de remoção de óleo e 4 - Quatro bombas auxiliares de remoção de óleo.
L.P. Compressor Accessories Driving Gear
H.P. Compressor Accessories Driving Gear
Spur Gear Centring Ring
Cover
Sleeve Bevel Gear Distance Piece
Distanc e Piece H.P. Driven Bevel Pinion Intermediate Casing Diaphragm
Sleeve Bevel Gear Spur Gear L.P. Driven Bevel Pinion Sleeve
H.P. Compressor Entry Guide Blade Ring
Distance Piece Fuel Pump Drive Bracket
Radial Drive Shafts
Intermediate Casing
Alhetas: N.º 1 - Tem um joelho na saída para enviar ar do 5º estágio do CBP para a turbina de potência (selagem e resfriamento); N.º 2 - Bloqueada; N.º 3 - Saída de óleo lubrificante para o mancal n.º 1; N.º 4 - Guia o eixo do motor de partida ao compressor de alta de pressão;
N.º 5 - Guia um eixo do compressor de alta para as bombas de óleo lubrificante e bombas de remoção de óleo; N.º 6 - Guia os eixos dos compressores de alta e baixa para as bombas de óleo combustível, tacômetro e motores auxiliares (BARRING MOTORS); N.º 7 – Bloqueada e N.º 8 - Tem uma janela de inspeção das engrenagens de acionamento dos órios.
Spur Gear
Intermediate Casing Diaphragm
H.P. Accessories Driving Gear
Bevel Pinion
Pinion Shaft
Distance Piece
Transfer Dowel Oil Pump Drive Bracket
Radial Drive Shaft Bearing Housing
Driven Bevel Gear Distance Piece
H.P. Fuel Pump Driving Gear
HP Accessory Driving Gear
Fuel Pump drive Starter drive
Oil Pump drive
Acionados pelo CBP •Tacômetro •Bomba de combustível de alta pressão Acionados pelo CAP •Tacômetro •Bomba de combustível de alta pressão e bomba de remoção de óleo lubrificante principal •Quatros bombas de remoção auxiliar Dois motores auxiliares (barring motors) acionam os eixos dos compressores de alta e baixa e um motor de partida aciona o compressor de alta.
Compressor de Alta Pressão É um compressor de fluxo axial com 7 estágios de compressão, localizado entre as carcaças
intermediária
e
de
descarga
dos
compressores. O estator é usinado em duas partes, flangeado em ambas as extremidades, sendo essas duas partes unidas através de um flange horizontal e seus respectivos parafusos.
Sete ranhuras em forma de rabo de “andorinha”
são
usinadas
na
carcaça
do
compressor para alojar as palhetas do extator. As palhetas são afixadas a carcaça por meio de retentores que por sua vez são mantidos em posição por pinos guia.
As duas palhetas fixas adjacentes ao 3º estágio, no topo da parte superior do rotor, tem ranhuras (furo) para sangrar o ar do estator. Este ar é usado para selagem do mancal nº 5 e 7 e resfriamento da face de ré da turbina do compressor de baixa. Na saída do CAP (7º estágio) a temperatura do ar é de 350ºc e a pressão é de 11 bar e pela aleta nº 6 da carcaça de descarga dos compressores sai o ar anti-ice.
Rotor do Compressor de Alta Pressão O rotor consiste de 7 discos de aço inoxidável, ados pelos eixos de vante e de ré do rotor (ROTOR FRONT SHAFT e ROTOR REAR SHAFT). Estes, são aparafusados aos discos do 1º e 7º estágios. O eixo de ré do compressor de alta pressão é ado por um mancal (mancal nº 04) de esferas, pista dupla, de sustentação e escora, que está alojado na parte de vante do diafragma da carcaça de descarga dos compressores.
Dois tubos estão instalados através do centro do disco do rotor. O tubo externo é de transferência de ar e o interno de óleo. Estes tubos permitem que o ar seja transferido da parte de frente para a de trás do compressor e a agem de uma mistura ar/óleo dos mancais. O tubo de óleo é selado por anéis, em cavidades existentes nos eixos de vante e de ré do compressor, evitando a mistura de óleo e ar limpos.
Carcaça de Descarga dos Compressores A carcaça de descarga dos compressores provê o e para o mancal de ré do compressor de alta pressão (mancal n º4) e extremidade de vante das câmaras de combustão. Ela também aloja oito queimadores. O conjunto da carcaça inclui três selos do compressor, um alojamento para o mancal e o selo, um diafragma do mancal, um coletor de óleo, chapa reforço para acoplamento, redes de óleo e ar.
Carcaça de Descarga dos Compressores
A carcaça de descarga dos compressores é feita de aço inoxidável, tendo um conjunto interno e outro externo, ligados por oito aletas vazadas e numeradas de 1 a 8, no sentido antihorário, olhando pela frente da máquina, sendo a n.º 1 correspondente a posição de 11 horas.
As alhetas são usadas da seguinte forma: N.º 1 - Bloqueada; N.º 2 ou 7 - Para suprir pressão de descarga do compressor ao sistema de controle de combustível, ar de “P3”, e ar para serviços especiais; N.º 3 - Bloqueada; N.º 4 - Aloja o suprimento de óleo para os mancais de n.º 4 e 6 e redes de remoção de óleo; N.º 5 - Para uma rede de suspiro; N.º 6 - Supre ar quente para o sistema de ar anti-congelamento e N.º 8 - Bloqueada.
Correndo dentro da chapa de reforço, há dois acoplamentos, um fazendo a ligação do eixo da turbina do compressor de baixa pressão (turbina de 2º estágio) ao eixo do compressor de baixa pressão e outro ligando o eixo da turbina do compressor de alta pressão (turbina de 1º estágio) ao eixo de ré do compressor de alta pressão. Alojado entre os dois eixos, está o mancal nº 5 (inter-eixos) (INTERSHAFT BEARIN).
Sistema de Combustão O sistema de combustão é do tipo tubo anular. Ele consiste de uma carcaça interna e outra externa, feitas de aço inoxidável. A carcaça externa é feita de duas partes aparafusadas juntas ao longo do comprimento horizontal. O flange de vante é aparafusado ao flange de ré da carcaça de descarga dos gases, enquanto o flange de ré a a carcaça das turbinas dos compressores.
A carcaça interna é formada pelo e do mancal da turbina do compressor de alta pressão (mancal n.º 6) Este e é preso ao diafragma de ré da carcaça de descarga dos compressores e se estende até o mancal da turbina de alta pressão. O anel formado pela carcaça externa e o e do mancal da turbina do compressor de alta pressão, acomoda as oito câmaras de combustão. Estas, são enumeradas de um a oito, no anti-horário para quem olha pela frente da máquina.
Somente as câmaras de combustão de n.º 4 e 6 possuem velas de ignição. Todas as câmaras são interligadas por um tubo interconector, para permitir a propagação da chama às demais durante o acendimento. Na metade inferior da carcaça há uma conexão com válvula de dreno automática, que deverá ficar aberta quando a máquina estiver parada, e fechada quando a máquina estiver em funcionamento.
From Exhaust Volute
From HP Compressor Strainer
HP Compressor operated drain valve
To Drain Tank Strainer Plug
As extremidades de vante das câmaras de combustão estão presas à extremidade de ré da carcaça de descarga dos compressores, e as extremidades de ré ao conduto de issão da turbina de alta pressão( carcaça de turbina e estatores). O conduto de issão da turbina de alta pressão é feito de folhas de aço inoxidável, e está localizado a ré das câmaras de combustão e aparafusado ao cone e do estator da turbina do compressor de alta pressão.
Air Intake Casing
Intermediat e Casing
LP Compressor
Delivery Casing
HP Compressor
HP / LP Turbines
Combustio n System
Exhaust Annulus
2ª 1ª
3ª
Swirler
Interconnector
Flame Tube
Burner
Delivery Casing
Flame Tube Securing Strap
Ignitor Grommet (chambers 4 and 6 only)
Ring
O conduto de issão converte o fluxo individual de gás de cada câmara em fluxo anular, provendo portanto a mesma pressão e temperatura na issão da turbina de alta.
Queimadores O flange de cada conjunto de queimador é preso a carcaça de descarga dos compressores, é do tipo duplex por onde a a haste do queimador com o pulverizador, se prolongando até o cone da câmara de combustão. Tem como função fornecer combustível atomizado, pulverizado e uniforme para as câmaras. A cobertura do pulverizador é então localizada na luva interna do redemoinhador.
Carcaça de Turbinas e Estatores A carcaça das turbinas dos compressores de alta e de baixa pressão é de aço inoxidável, sendo aparafusada entre as câmaras de combustão e o anel de descarga. O primeiro estágio de palhetas do estator (estator da turbina do compressor de alta pressão) é composto por 17 grupos de 4 palhetas de liga especial.
O 2º estágio de palhetas do estator (estator da turbina do compressor de baixa pressão) é composto por 23 grupos de 3 palhetas, também de liga especial. Ambos os conjuntos de segmento são presos em sua parte externa por um ressalto, e e porcas, e em sua parte interna por parafusos. Ar de resfriamento é enviado ao 1º estágio de palhetas do estator, as quais são vazadas.
Este ar é
proveniente da descarga do compressor de alta pressão .
Conjunto das Turbinas e Rotores O conjunto compreende o mancal do 1º estágio de turbina (mancal 06) e o 1º e 2º estágios de rotores das turbinas (turbinas dos compressores de alta e baixa pressão).
Incorporado ao alojamento do mancal (mancal 6) está uma caixa de ar, incluindo o selo do mancal, na qual uma rede fornece ar vindo da descarga do compressor de baixa pressão para a selagem deste.
O 1º estágio de turbina (turbina do compressor de alta pressão) compreende um eixo de aço acoplado na parte de ré, em flange. Preso ao flange está o disco do rotor em aço inoxidável, juntamente com o engaxetamento em labirinto interestágios. O eixo do rotor possui um engaxetamento em labirinto e é ado por um mancal de rolete e de pista simples (sustentação), o qual está alojado no e do alojamento do mancal.
Turbina do Compressor de Alta Pressão ou de 1º Estágio
Retira-se a câmara de combustão 8 para inspeção
O 2º estágio de turbina (turbina do compressor de baixa pressão) compreende um rotor de aço acoplado em sua extremidade de vante à ponta do eixo do compressor de baixa pressão. O eixo deste rotor se prolonga através do furo existente no eixo do rotor do 1º estágio de turbina, e termina em flange na extremidade de ré. Preso a este flange está o disco do 2º estágio de turbina e tampa (HUB) do mancal de ré do 2º estágio (mancal 7).
Turbina do Compressor de Baixa Pressão ou de 2º Estágio
Um tubo central a pelo furo do eixo do 2º estágio do rotor da turbina de baixa e leva óleo ao mancal inter-eixos (mancal 5) e acoplamentos. As palhetas do rotores das turbinas são de liga especial forjadas e presas aos seus discos pelo método “raiz em forma de pinheiro” (FIR TREE ROOT), e alojados axialmente. Todas as palhetas são polidas para evitar perdas, aumentando assim o rendimento da turbina. As palhetas da turbinas são do tipo impulsão/reação.
Anel de Descarga dos Gases (EXHAUST ANNULUS) O anel de descarga dos gases é de aço inoxidável, em forma de anel, consistindo de carcaça interna ligada por oito alhetas vazadas em forma de aerofólio. Ele tem dois propósitos: ar os gases de descarga para a turbina de propulsão e ar o eixo do 2º estágio de turbina (turbina do compressor de baixa pressão). Ele também forma a extremidade de ré do gerador de gás.
A carcaça interna é fechada a ré por um diafragma. Na extremidade de vante está o diafragma e do mancal, o qual contém o alojamento do mancal 07 e os selos para o mancal do eixo do 2º estágio do rotor. As alhetas radiais são numeradas de 1 a 8, olhando o gerador de gás por trás; sendo a alheta n.º 1 correspondente a posição de 1 hora.
Três alhetas são utilizadas como se segue:
N.º 1 - Aloja uma rede de ar (3º estágio do CAP) para suprir a selagem do mancal da turbina de baixa pressão (mancal 07), resfriar o diafragma e resfriar a face de ré do disco da turbina de baixa pressão; N.º 4 - Aloja uma rede de alimentação de óleo (mancal 07 e 05) e N.º 5 - Aloja uma rede de dreno de óleo (mancal 07).
possuindo uma base para colocação da voluta de descarga,
o
pedestal
dos
mancais
e
uma
estrutura em forma de arca, que forma uma câmara
acústica
alojando
as
seções
de
combustão, turbina e descarga do gerador de gás. A estrutura também possibilita uma base para o cone e do estator da turbina e braços es da voluta de descarga.
Speed Signal Generator Oil Tank
Oil Inlet from Ships Supply Distribution Block Oil Supply to Front Bearing
Rear Bearing Supply
Rear Bearing Cap SSG Filter
Air/Oil Seal Isospeedic Switch
Front Beari ng
Pressure Oil Drain and Return
Reverse Thrust Bearing
Thrust Ring
Ahead Thrust Bearing
Speed Signal Generato r Accessory Gearbox Oil Return
Gravidade p/ tanque de dreno da redutora
O conduto de entrada é também fabricado de ligas resistentes ao calor e é constituído de duas carcaças concêntricas, uma interna e outra externa. A carcaça interna é ada por 8 alhetas de seção em forma de aerofólio.
A unidade do fole é fabricada de liga de aço resistente ao calor e permite a expansão e qualquer pequeno desalinhamento entre o gerador de gás e o conjunto da turbina de propulsão. Ele é flangeado, na extremidade de vante, para a ligação ao anel de descarga do gerador de gás e na parte de ré, para ligação ao conduto de entrada. O conjunto consiste de um rotor, um eixo curto e o eixo principal. O rotor é posicionado no eixo curto por meio de um acoplamento e preso por um parafuso especial.
O eixo é ado por mancais de metal patente que estão localizados no pedestal. Os esforços de escora são transmitidos ao pedestal através de um anel de escora no eixo principal e um mancal de escora de dupla ação tipo MITCHELL, no pedestal. Preso atrás do anel de escora está um anel espaçador
e
após,
dispositivo
é
o
um
desarme
dispositivo mecânico
acionador. por
velocidade (MECHANICAL OVERSPEED TRIP).
excesso
Este de
Speed Signal Generator Oil Tank
Oil Inlet from Ships Supply Distribution Block Oil Supply to Front Bearing
Rear Bearing Supply
Rear Bearing Cap SSG Filter
Air/Oil Seal Isospeedic Switch
Front Beari ng
Pressure Oil Drain and Return
Reverse Thrust Bearing
Thrust Ring
Ahead Thrust Bearing
Speed Signal Generato r Accessory Gearbox Oil Return
O disco do rotor é de liga de aço resistente ao calor e possui ranhuras tipo “pinheiro” para colocação das palhetas do rotor. Há 71 palhetas no rotor, de aço, presas ao disco de maneira idêntica às das turbinas do gerador de gás. Uma ranhura de formato especial aloja os parafusos com cabeça em “T” usados para prender os pesos de balanceamento ao disco.
O pedestal é de aço, feito por um processo de solda e está montado e preso na parte de ré da base da turbina de propulsão. Ele a o eixo do rotor da turbina em dois mancais (telhas revestidas de metal patente) e aloja o mancal de escora de dupla ação (Mitchell). O eixo e mancais são cobertos pela tampa do pedestal, posicionada e presa por pinos guias e parafusos. Os mancais são lubrificados por óleo vindo do sistema de lubrificação principal esse óleo entra no pedestal através de um joelho ao lado do pedestal, com pressão de 12,5 a 17,5 psi.
Está previsto local para instalação de sensores termoelétricos
e
detectores
de
desgaste.
A caixa
de
engrenagens de acionamento das auxiliares está montada sob a tampa do pedestal e aloja um “trem de engrenagens” composto, para acionar os órios necessários para controlar a velocidade e potência da turbina de propulsão,
1. Tacho generator Velocidade do eixo; 2. Speed signal generator (gerador de sinais) Sistema de controle de combustível; 3. Isospeed switch Desarma com 8% a 10% de excesso de velocidade (limitador) e 4. Catraca da turbina de propulsão Opcional.
A voluta da descarga é ada na base da turbina de propulsão por 6 pinos e. Ela contém um difusor, um fole interno e um fole externo. O fole interno junto com diafragma difusor, liga o difusor ao selo ar/óleo na frente do pedestal. O fole externo liga o difusor à carcaça do estator da turbina de propulsão. Um fole reforçado de amianto é colocado entre o difusor e conduto da chaminé. No fundo do difusor existe uma válvula de dreno e um filtro.
Accessory Driving Gear
Electrical Junction Box Output Drive Flange Idler Gear
Hand Barring Ratchet Spanner S.S.G. Oil Filter
PT Tachogenerato r Isospeedic Switch (Overspee d) Speed Signal Generator
Sistema de Lubrificação - Óleo lubrificante do G.G.: OX-38 (substituído pelo Aerochel 750); - Capacidade do tanque do G.G.: 27 galões ou 123 litros; - Pressão do Sistema de Lubrificação: min. 45 psi, alarme 35 psi; - Temperatura do óleo: max. 100º C, min. 40º C; - Consumo: max. 0,8 l/h, normal 0,15 a 0,25 l/h; - Pressão diferencial: 7 ± 2 psi (alarme); - Óleo lubrificante da Turbina de Potência: OEP 69 (substituído pelo Marbrax) e - Pressão mínima: 10 psi.
3 mancais
A 3
A 2 M1
Min 45 psi
5a 9 psi
M 2
A 4
A 5
1
2
M 4
M 3 A 4
A 5
M 5
A 4
5 3
4
M 6
M 7 A A 5 4
27 gl 123L
Ox 38
Aleta nº 2 da carcaça de issão
Aleta 5 da carcaça intermediária
M1
Aleta 4 da carcaça de issão
M2 e 3
Aleta 5 da carcaça intermediária
Aleta 4 da carcaça desc. Dos comp.
M4
Aleta 4 da carcaça desc. Dos comp.
Aleta 4 anel de desc. Via mancal 7
M5
Aleta 4 da carcaça desc. Dos comp.
Aleta 4 da carcaça desc. Dos comp.
M6
Aleta 4 da carcaça desc. Dos comp.
Aleta 4 do anel descarga
M7
Aleta 5 do anel descarga
Bearings (1 – 5, 7 – 8)
7
6
*
*
3
1 Scavenge Pumps (1 – 5)
4
2
5
SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO DO GERADOR DE GÁS O sistema de lubrificação é subdividido em sistema de pressão e sistema de remoção. O sistema de lubrificação é acionado pelas engrenagens de acionamento de órios, situada na carcaça intermediária. As bombas são agrupadas em duas unidades, na parte de vante a bomba de pressão e a de remoção principal de remoção (aspira da carcaça intermediaria). caso haja um furo no resfriador de óleo lubrificante, teremos um aumento de nível no tanque de lubrificante. No sistema existe uma chave diferencial de pressão que indica sujidade do filtro.
Uma derivação da rede principal de óleo entra pela aleta nº 4 da carcaça de descarga dos compressores e se divide em duas, uma vai para o mancal de ré do compressor de alta (nº4 sustentação /escora pista dupla. E outra vai para o mancal de vante da turbina de alta ( mancal nº 6 rolete)
Ent óleo comb.
Saída lub.
Saída comb. v.V term.
Ent. Lub.
Oil Inlet Oil Outlet
Filter cartri dge Sprin g
Element selector handle Filter bowl
Há um pressostato diferencial na unidade de filtro que tem a função indicar a sujidade do filtro.
Sistema de ar Todo resfriamento é realizada pela CAP exceto da turbina de potência. Toda selagem é realizada pelo CBP exceto dos mancais 7 e 5. A ventilação da mistura ar óleo para fora dos selos e câmaras é realizado pelo CAP. Uma válvula borboleta fica instalada no tudo e é pré ajusta para depressão correta do pedestal.
Ar anti-ice ar de alta vem da carcaça de descarga dos compressores aleta nº 6. O ar que faz pressurização do acoplamento do mancal inter-eixo é drenado diretamente para a carcaça de descarga dos gases. Quando a temperatura do ar estiver inferior a 15ºc há um aumento de potência e do raio de ação. Ar de atomização ( ar primário)
Through Bolt Butterfly Valve
Valve Retaining Grub Screw Elbow to Exhaust Volute
Nut For Adjusting Valve Position
Depression Control Valve
Outlet Elbow from Pedestal
Dome Loading Needle Valve (open)
Dome Diaphragm
Ent. Ar pilotagem
Outlet to Starter
Air Inlet
Valve Body
Valve Seat Spring
Valve
Sistema de combustível Funções: 1- fornecer combustível aos queimadores, para dar partida no gerador de gás. 2- Fornecer combustível ao gerador de gás, numa proporção e temperatura controlada, em todas as faixas de operação do gerador de gás. 3-Cortar o fornecimento de combustível do gerador de gás, em condições de emergência e parada normal. Obs. Um sistema auxiliar de injeção de combustível, ajuda na partida do gerador de gás.
Esse sistema possui uma v.v de retenção que garante que o combustível circule em uma só direção e ainda uma v.v de escape protege o sistema contra excesso de pressão, caso a v.v de retenção venha dar defeito. O cilindro possui 1,136 de litros 100 a 120 psi.
Componentes do sistema de combustível a) Filtro de baixa (20 microns) e filtro de alta (40 microns)
b) Bomba de combustível ( são duas, do tipo embolo/placa de cames)
c) Regulador hidromecânico ( é a única proteção do GG)
Spring-loaded plungers
Fuel outlet (delivery)
Origem da servo pressão ( 0,019’’)
Cam Plate
Drain line
Fuel Inlet Servo pressure
HydroMechanical Governor
d) Macho de combustível ( é aberto pela mola e fechado pelo motor)
Partida e parada normal do gerador de gás.
Acumulador de baixa ( 15 psi de nitrogênio) Funções 1- diminuir as flutuações de pressão na rede de combustível; 2- evita excesso de pressão quando da parada do GG; 3- evita excesso de pressão em função do aquecimento com o GG parado e o HPSOC fechado.
f) Válvula mantenedora de pressão ( evita aumentos de pressão de danificar a PCV. g) Resfriador de óleo lubrificante ( troca calor com o combustível, caso fure haverá um aumento no nível no tanque.
Fuel inlet
Oil outlet
Thermostatic by- valve
Fuel outlet
Oil inlet
h) Válvula de pressurização ( mede o combustível para os queimadores , controla a distribuição entre o fluxo primário e principal. ( abre para combustível principal com 350 PSI)
i)
Queimadores ( são do tipo duplex, instalados na carcaça de descarga dos compressores, dotados de filtros com orifícios de descarga capazes de controlar qualquer faixa de potência do GG.
Controle do sistema de combustível -Partida do gerador de gás e aceleração até o ralanti - aceleração contínua e desaceleração rápida sem que cause apagamento do GG. -Funcionamento em qualquer potência selecionada. -Limitação da potência máxima nas seguintes condições: •Máximo fluxo controlado de combustível; •Máxima temperatura na entrada da turbina de potência e •Máxima velocidade permissível do compressor.
Nota- O limite de potência máxima de operação depende da temperatura do ar ambiente. -Regulagem da velocidade máxima da turbina de potência com limitação de ajustagem e qualquer razão de queda de velocidade ( speed droop = 8%) entre 0 e 10%. - Parada rápida do gerador de gás em caso de emergência
Os seguintes componentes principais são usados no sistema de controle do gerador de gás: 1- Controlador de velocidade e potência. 2- Gerador de sinal de velocidade. 3- Desarme de emergência e excesso de velocidade. Controlador de velocidade e potência •Contem a unidade de controle do regulador •Um atuador de controle de temperatura •Uma válvula solenoide parcial •Uma válvula de fluxo mínimo
Electrical Junction Box Accessory Driving Gear
Output Drive Flange Idler Gear
S.S.G. Oil Filter
Hand Barring Ratchet Spanner
PT Tacho-generator
Isospeedic Switch (Overspeed)
Speed Signal Generator
8 pares bimetálicos, instalado no duto entre turbinas. Max 690ºc.
Desarme de emergência
•Desarme manual Trip Handle
Cable to HPSOC
Trip MicroSwitch
Trip Operated Latch Pode ser operado do ccm ou local
To remote trip via cable
Isso-speed switch ouTrip mecânico
Isso-speed 8 a 10% Após isto atua o trip mec.
Parcial atua de 5 a 8% de excesso de velocidade
Adjuster nut
Constant Pressure Spill Fuel Pump Servo pressure to GCU
Fecha quando a pressão de desc. Da bomba chegar a 390 PSI. mantendo a auto sustentação do GG.
Fuel pump Servo pressure from Fuel Pump
c) Regulador hidromecânico ( é a única proteção do GG)
Spring-loaded plungers
Fuel outlet (delivery)
Origem da servo pressão ( 0,019’’)
Cam Plate
Drain line
Fuel Inlet Servo pressure
HydroMechanical Governor
Acelerador local e válvula PACV (v.v de aceleração)
GCU – Governor Arm spil
p3p
servo
SSG Desc. bomba
VALV. DE PRESSURIZAÇÃO
O.C PRIMÁRIO
UNIDADE DE CONTROL. GOVERNO
PARAF. DE AJUST. CILINDRO DE INJEÇÃO
O.C PRINCIPAL
MOLA VÁLV. ALIVIO
MANUAL OFF
VÁLV. DE RETENÇÃO
ACULADOR
VÁLV. CONTR DE PRES. DE A GERRDOR
S. V
.
PRESSOST
C.P.V
HPSC
PARCIAL IDLING SPEED
SERVO BLEED
FUEL PUMP CBP
VÁLV. SOLEN. PARCIAL
FUEL PUMP CAP
INTERMEDI SPEED
ENTRADA DE P3
REG. HIDRO
REG. HIDRO
N.R.V
VÁLV. MINIFLUXO
TURBINA A GÁS Posição Sensível (psi) 175 174
100 99 41 116
216
216
com carga
119
50 47
166
116 166
sem carga
A diferença entre a velocidade regulada de “sem carga” e “plena carga” é pré-determinada e ajustada pelo potenciômetro de resposta direta e de compensação. A ajustagem normal da uma diferença de 8% entre as velocidades de “plena carga” e “ sem carga”.
Existem dois tipos de ciclos de motorização: Ciclo de motorização seco Ciclo de motorização com combustível O sistema de combustível do GG é auto escorvável, contudo sempre que for realizado alguma manutenção no sistema de combustível, devemos fazer um ciclo de motorização com combustível (molhada) e posteriormente um ciclo de motorização a seco. Com intervalos de 5 minutos cada, em seguida damos uma partida normal por pelo menos 10 min.
Nota : 1- Não esquecer de partir as bombas de combustível de recalque e abrir as vv de combustível. 2- durante o ciclo de motorização a seco e molhado devemos manter o sistema de ignição inoperante. Ciclo de motorização a seco Realizamos um ciclo de motorização a seco quando: 1- depois de uma partida abortada 2- testar o sistema de ar de partida 3- após um ciclo de motorização com combustível 4- durante um procedimento de lavagem ou inibição
Ciclo de motorização com combustível Realizamos um ciclo de motorização com combustível quando: 1- substituímos algum componente do GG; 2- substituímos algum componente do sistema de combustível; 3- quando for necessário escorva do sistema de controle de combustível; e 4- quando for necessário testar o sistema de controle de combustível. Nota: Um ciclo de motorização com combustível só pode ser iniciado pelo de controle local.
Escorva do sistema de lubrificante Sempre que realizado que realizado qualquer troca de filtro ou serviço no sistema de óleo lubrificante, devemos fazer escorva no sistema de óleo.
Lavagem do gerador de gás Deve-se aguardar ao menos 30 min. para efetuar uma lavagem. Existem dois métodos de limpeza para o GG: •Limpeza com água •Limpeza com solvente ( quando parados por período superior a 3 horas) O tanque de lavagem possui 27 litros (6 galões) sua aplicação dura 2 minutos.
Inibição do GG Usa-se 1,7 litros de óleo inibidor (WD 40), não dispensando a recomendação de deixar o GG parado por 30 min. Sistema de BCF (Bromocloro difluormetano) São em número de 3, instalados no módulo da GG com mecanismo de disparo local e remoto (CCM). Por ocasião de seu acionamento, fecham os flaps de ventilação automaticamente.
OLYMPUS TM3B
Turbina é uma máquina térmica de
combustão
interna que utiliza o ar como fluído para produzir trabalho. Comparação entre a turbina e o motor 1- Turbina - Queima a pressão constante - Material leve, porém resistente a altas temperaturas ( nas câmaras de combustão) - Maior potência por peso da máquina - Funcionamento suave - Poucas peças moveis - Pouco desgaste
2- Motor - Queima a pressão constante - Queima a volume variável - Robusto para ar o pico de pressão nas câmaras - Queima intermitente (perda de tempo até a conclusão do ciclo) - Menor potência por peso - Desgaste acentuado
3- Vantagens -Tamanho pequeno - Potência elevada - Pouco desgaste - manutenção reduzida 4- Desvantagem - Consumo elevado em baixas Potências
Lei da Energia A energia não pode ser criada ou extinguida, apenas convertida de uma forma para outra. Teorema de bernoulli Quando uma massa de ar, a uma determinada densidade, flui através de um conduto, sua energia total é composta de duas parcelas – carga de velocidade e carga estática. Os valores destas parcelas podem ser variados pela forma do duto.
Duto convergente (expansor ) É aquele cujo área de entrada é maior que a área de saída. Ao fluir neste tipo de duto o ar tem um aumento de velocidade no ar e uma diminuição de pressão.
Duto divergente (difusor ) É aquele no qual área de entrada menor a área de saída. Ao fluir neste tipo de duto o ar tem um decréscimo de velocidade e um aumento de pressão.
Temperatura máxima É a máxima temperatura na qual a máquina pode operar com segurança. A quantidade de combustível queimado em uma massa de ar é limitada pela temperatura máxima.
A temperatura máxima é
limitada pelo material empregado. Razão ar/combustível Está na proporção 100:1. Apenas uma pequena quantidade de ar é utilizado na combustão, o restante é necessário para diluir os produtos da combustão e
Ciclo Básico de Funcionamento A turbina basicamente tem as mesmas fases de operação (funcionamento) que o motor Diesel. A massa de ar é itida no Gerador de Gás (G.G.) pelo compressor de baixa pressão (CBP), sendo a sua pressão elevada até certo nível que poderíamos chamar de 1º estágio de compressão. Logo em seguida, sofre outra elevação de pressão no compressor de alta pressão (CAP). O ar, então, é forçado a uma câmara de combustão onde haverá a queima, praticamente a pressão constante.
A energia térmica liberada na combustão é transformada nos empalhetamentos das turbinas dos compressores (turbinas dos compressores de alta e baixa pressão ou de 1º e 2º estágios) em trabalho negativo, para comprimir
mais
ar,
o que
propicia um
funcionamento contínuo e sem vibrações, e não intermitente, como no motor Diesel.
Grande parte da energia de uma turbina a
gás
é
consumida
pelo
trabalho
de
compressão do ar, aproximadamente 2/3 da energia total gerada. O restante é utilizado na turbina de propulsão ou de potência (trabalho positivo).
É oportuno salientar que a energia utilizada pelas
turbinas
dos
compressores
depende
diretamente da temperatura do ar na issão do compressor de baixa pressão. Quanto mais quente estiver o ar ambiente, mais trabalho será necessário para comprimi-lo, pois o seu volume específico será maior para uma mesma pressão. Portanto, será consumido mais potência da total gerada pela turbina de propulsão.
Representação do Ciclo de Funcionamento do Diagrama Pressão x Volume Ocorrem três situações principais durante o ciclo de funcionamento da turbina: 1. Durante a compressão. É cedido energia ao ar, aumentando sua pressão e temperatura, e reduzindo seu volume, sem no entanto aumentar sua velocidade.
2. Durante a combustão. O combustível é adicionado ao ar e queimado, aumentando sua temperatura e volume, enquanto a pressão se mantém quase constante. 3. Durante a expansão. A energia é retirada dos gases em alta velocidade em seu caminho de expansão para a descarga da máquina, isto faz decrescer sua temperatura e pressão, enquanto aumenta seu volume.
Representação do Ciclo de Funcionamento do Diagrama P. V.
Compressor de Fluxo Axial O compressor de fluxo axial consiste de um rotor de aerofólio, em cuja carcaça estão as palhetas fixas. É
um
compressor
de
múltiplos
estágios
que
gradualmente aumenta a pressão em cada estágio de compressão. Da extremidade de baixa pressão até a de alta, há uma redução gradual da área da seção reta (anular) entre o rotor e a carcaça; isto é necessário para manter um fluxo axial constante da massa de ar a medida em que a densidade aumenta.
Usando uma palheta em forma de aerofólio, a velocidade total do ar que a sobre a palheta á aumentada. O aumento de velocidade é então transformado em pressão, através das agens divergentes das palhetas fixas do extator.
Aumentando o ângulo de incidência na palheta móvel do rotor, a velocidade pode ser aumentada. O máximo ângulo de incidência é, contudo, 12 graus. Valor acima deste, o fluxo de ar é interrompido. Quando o fluxo de ar é interrompido em um ou mais estágios, ocorre um fenômeno chamado STALL. Como medida de segurança contra o STALL, o ângulo de incidência na palheta móvel é normalmente regulado para 4 graus.
Em virtude do ar ter maior velocidade angular na periferia do compressor do que no centro, as palhetas do compressor devem ser torcidas para assegurar que o ar encontre as palhetas num ângulo constante de incidência, da raiz ao topo. Este tipo de empalhamento é chamado empalhetamento VORTEX. A agem através das palhetas móveis tem também formato divergente de modo que há um aumento de pressão nessas palhetas.
Antes da 1ª roda de palhetas móveis estão as palhetas guias de entrada (INLET GUIDE VANES). Um ângulo positivo na palheta guia dá ao ar um movimento de redemoinho na direção de rotação do compressor, o que reduz a quantidade de trabalho do compressor, evitando o STALL. A última roda de palhetas fixas no extator é chamada "retificadora", pois faz com que o fluxo de ar entre
nas
câmaras
de
combustão
velocidade uniforme (constante).
com
uma
Como o ponto de trabalho da turbina é projetado para condições de plena potência, é possível que nas baixas potências seja comprimido mais ar que o necessário; isto pode causar o STALL nos estágios iniciais ou uma reversão no fluxo de ar através do compressor. Esta reversão no fluxo de ar é chamado de SURGE.
A turbina a gás marítima OLYMPUS TM 3B consiste de um gerador de gás e de uma turbina de propulsão com um único estágio, e fluxo axial. Apenas uma união tipo fole liga as duas unidades de modo que a colocação ou remoção do G.G. é uma operação relativamente simples.
Air Intake Casing
Intermediat e Casing
LP Compressor
Delivery Casing
HP Compressor
HP / LP Turbines
Combustio n System
Exhaust Annulus
Wire Wound Mounts
Resilien t Shock Mounts
Alignment Indicators
Rake and Ram Stop s
Dados Principais - Fabricante: ROLLS ROYCE Ltda, 1971; - Potência: 28.000 BHP, 25.000 SHP; - Rotação do CBP: max. 6500 rpm, min. 2000 ± 200; - Rotação do CAP: max. 8400 rpm, min. 3600 rpm; - Rotação da Turbina de Potência: max. 5660 rpm; - Temperatura max. da PTET: 660º C; - Temperatura de desarme da PTET: 690º C;
- Pressão de suprimento de óleo combustível: 5 a 25 psi; - Pressão de óleo combustível das bombas do G.G.: 450 a 470
psi (ralanti), 1220 a 1600 psi (plena potência);
- Consumo de combustível: ralanti 720 l/h, plena potência 7200
l/h;
- Água para lavagem do G.G.: 27 litros (destilada); - Solvente: ICE – 113; - Inibidor anti corrosivo: WD-40 1,7 litro e - Ar de partida: 350 psi (24 bar).
Sistema de Lubrificação - Óleo lubrificante do G.G.: OX-38 (substituído pelo Aerochel 750); - Capacidade do tanque do G.G.: 27 galões ou 123 litros; - Pressão do Sistema de Lubrificação: min. 45 psi, alarme 35 psi; - Temperatura do óleo: max. 100º C, min. 40º C; - Consumo: max. 0,8 l/h, normal 0,15 a 0,25 l/h; - Pressão diferencial: 7 ± 2 psi (alarme); - Óleo lubrificante da Turbina de Potência: OEP 69 (substituído pelo Marbrax) e - Pressão mínima: 10 psi.
Capítulo 2 Descrição das Partes Componentes
Tomada de Ar da Turbina (AIR INTAKE FLARE)
Fica localizada no convés 01. Possui na parte externa alhetas
dispostas
verticalmente
e
com
angularidade
de
aproximadamente 90 graus, destinadas a impedir a agem da água do mar ou da chuva. A água ao bater nas aletas escorre para o tanque coletor. Após as aletas, há três grupos de telas de filtros com seis telas cada, perfazendo um total de 18 telas de filtros, feitas de um material sintético e fibroso, semelhante a feltro, com a característica de não reter água.
Estes filtros sofrem manutenção que consiste em lavar as telas com material detergente. As alhetas externas são levadas com detergente e água corrente mensalmente. Após os filtros, há outra seção de alhetas semelhantes as da entrada de ar, que servem para separar e reter qualquer partícula de água que ainda exista no ar. Estas alhetas drenam para o tanque receptor de água também chamado de tanque de selagem.
Os tanques de selagem devem estar cheios de água para evitar que poeira penetre pelo tubo drenador de água das alhetas internas. A seguir o ar entra em um compartimento e caminha em direção à praça de máquinas, ando por grandes alhetas silenciadoras, que têm a função de absorver ruídos e direcionar o ar.
O compartimento em questão possui porta de o com chave e cuja inspeção é feita pelo encarregado da turbina. Recomenda-se não penetrar neste compartimento com objetos que possam ser esquecidos no local, tais como chaveiro ou qualquer outro objeto metálico que possa
acidentalmente
cair
na
aspiração
turbina, trazendo consequências desastrosas.
da
A inspeção deste compartimento consiste de uma verificação quanto ao estado de limpeza e manutenção do revestimento térmico e acústico.
Após as alhetas silenciadoras, o duto vai estreitando-se até chegar ao gerador de gás, ando
antes
pelas
alhetas
orientadoras,
também chamadas de cascata, que transformam o movimento vertical do ar em horizontal, para a entrada no gerador de gás.
Invólucro do CASCADE BEND (cascata) Uma junta flexível liga o invólucro da cascata em sua parte superior ao duto de entrada de ar. Existem quatro sensores de depressão localizados
na
parte
superior
(depressão max. 23” d’água).
do
invólucro
Uma porta de inspeção no duto permite inspeção dos orifícios jateadores de água, alhetas do cascade bend, alhetas estruturais, nariz do G.G., palhetas guias de entrada e alguns estágios de palhetas fixas e móveis do compressor de baixa pressão.
Para se ter o a esta porta (alçapão) é necessário abrir um elipse existente na parte interna do módulo da turbina. Este compartimento possui ralo e válvula de dreno para o porão, que deverá ficar fechada durante o funcionamento da turbina, e aberta, por ocasião de sua lavagem.
Na parte inferior do invólucro há um e de borracha para sustentação e amortecimento de vibrações. Piston and Tube Assembly
Athwartship Mounts Fuel inlet
Acceleration Mount
Shock Chock
PAT Assembly
Deceleration Mount
Bridge Piece
Invólucro do CASCADE BEND
Carcaça de issão de Ar (AIR INTAKE CASING) A carcaça de issão de ar é aparafusada à extremidade de vante do compressor de baixa pressão (CBP) e colocada em posição por seis pinos guias. É de forma cilíndrica e contém uma seção interior e outra exterior, com seis alhetas vazadas radialmente, numeradas no sentido anti-horário quando olhadas de frente, sendo a n.º 1 a correspondente à posição de 12 horas.
Carcaça de issão de Ar
Um coletor é preso em volta da carcaça para distribui o ar quente ANTI-ICING (ar vido da carcaça de descarga dos compressores aleta nº6), através das palhetas guias de entrada (INLET GUIDE VANES) e nariz (NOSE FARING) e no final saíra pelas aletas estruturais.
Das seis alhetas vazadas da carcaça de issão, três são empregadas em: Nº 1 - Possui o olhal da carcaça de issão; Nº 2 - Envia óleo para o mancal de vante do CBP (mancal nº1), óleo que vem da aleta 3 da carcaça intermediaria e Nº 4 - Saída do ar e óleo separados pelo separador ar/óleo que selou/lubrificou o mancal nº 1. Cada alheta possui uma agem, em sua extremidade de vante, para o ar quente.
N.º 1 - Olhal da carcaça de issão. N.º 2 - Óleo para o mancal n.º 1.
agem do ar quente.
N.º 4 - Saída de ar e óleo vindos do mancal n.º 1.
Palhetas Guias de Entrada A parte de ré da carcaça de issão possui 26 palhetas guias de entrada que guiam o ar para o compressor de ar de baixa pressão. Além disso, por elas am (entra) o ar quente, proveniente do último estágio (7º estágio) de compressão do compressor de alta pressão, que irá circular o nariz.
26 Palhetas guias de entrada
Coletor que distribui o ar quente
Compressor de Baixa Pressão O compressor de baixa pressão possui 5 estágios de compressão com fluxo axial, suas paletas são do tipo aerofólio, afim de que a velocidade do ar seja aumentada e compreende quatro conjuntos principais: 1 - Carcaça ou estator; 2 - Rotor; 3 - Conjunto do eixo de vante e 4 - Eixo acionador do rotor e conjunto de extremidade do eix o.
O conjunto do rotor é montado em dois mancais:
O mancal de vante do CBP (mancal nº 1) fica alojado na parte de trás da carcaça de issão de ar, sendo um mancal de rolete, pista simples e de sustentação, permitindo a expansão axial do rotor. O mancal de ré do CBP (mancal nº 2 ) fica alojado na parte frontal da carcaça intermediária, sendo um mancal de rolamento, pista dupla e de escora e sustentação.
Carcaça do Compressor de Baixa A carcaça do compressor de baixa pressão contém 4 estágios de palhetas fixas, sendo as palhetas guias de saída montadas na carcaça intermediária (INTERMEDIATE CASING). As carcaças são de liga leve e aparafusadas juntas em flanges horizontais. Ranhuras em forma de “rabo de andorinha” alojam quatro rodas de palhetas. Espaçadores de palhetas são usados nos estágios um e dois.
Os flanges de vante e de ré da carcaça são montados faceando a carcaça de issão e carcaça intermediária, respectivamente. As palhetas são de Titânio, com risco de incêndio da classe “D”.
Carcaça do Compressor de Baixa Pressão Palhetas fixas
Espaçador
Arruela de retenção
Carcaça do Compressor de Baixa Pressão
Rotor do Compressor de Baixa Pressão O rotor do compressor de baixa pressão (CBP) possui 5 discos, tendo cada um deles, palhetas de titânio e quatro anéis espaçadores. Os discos e anéis são presos uns aos outros por meio de estojos, porcas, parafusos e arruelas de travamento. O eixo de vante do rotor é aparafusado ao disco do 1º estágio e o eixo acionador do compressor ao disco do 5º estágio. Nestes conjuntos, estão montados os mancais de vante e de ré do compressor.
Rotor do Compressor de Baixa Pressão
Eixo Acoplamento
Selo
Conjunto de Vante do Eixo do Rotor do CBP Este conjunto é preso aos discos do 1º e 2º estágio por parafusos, porcas e arruelas de travamento. O conjunto mancal de roletes e selo do mancal estão imediatamente avante do flange e são travados por uma porca em anel. Após comprimido pelo compressor de baixa o ar atinge a pressão de 2,7 bar e temperatura de 125ºc.
Um separador óleo/ar está montado na extremidade
de
vante
do
eixo
(carcaça
de
issão). O separador é preso por uma porca em anel e arruela de travamento.
O óleo separado é enviado a bomba auxiliar de remoção de óleo e o ar é retirado através da alheta n.º 4 da carcaça de issão.
Rotor do Compressor de Baixa Pressão
Separador ar/óleo
Carcaça Intermediária A carcaça intermediária é de liga de alumínio leve e tem duas carcaças concêntricas interligadas por oito alhetas vazadas. A carcaça interna possui dois diafragmas, em separado, formando um alojamento para acionamento de órios, como 02 BARRING MOTORS, AIR STARTER MOTOR E TACOMETER.
As alhetas são numeradas de 1 a 8 no sentido antihorário quando olhadas da frente do gerador de gás, sendo a alheta n.º 1 a correspondente à posição de 12 horas. Na parte superior da carcaça intermediária, existe uma câmara de ar de onde sai uma rede (externa) para resfriamento e selagem da turbina de propulsão (ar de baixa pressão). Dois motores auxiliares (BARRING MOTORS) acionam os eixos dos compressores de alta e baixa pressão. Um motor de partida a ar aciona o eixo do compressor de alta pressão.
As engrenagens acionadoras das auxiliares estão alojadas na carcaça intermediária em dois grupos. Acionadas pelo compressor de baixa pressão: 1 - Tacômetro e 2 - Bomba de combustível de alta pressão. Acionadas pelo compressor de alta pressão: 1 - Tacômetro; 2 - Bomba de combustível de alta pressão; 3 - Bomba de óleo lubrificante e bomba principal de remoção de óleo e 4 - Quatro bombas auxiliares de remoção de óleo.
L.P. Compressor Accessories Driving Gear
H.P. Compressor Accessories Driving Gear
Spur Gear Centring Ring
Cover
Sleeve Bevel Gear Distance Piece
Distanc e Piece H.P. Driven Bevel Pinion Intermediate Casing Diaphragm
Sleeve Bevel Gear Spur Gear L.P. Driven Bevel Pinion Sleeve
H.P. Compressor Entry Guide Blade Ring
Distance Piece Fuel Pump Drive Bracket
Radial Drive Shafts
Intermediate Casing
Alhetas: N.º 1 - Tem um joelho na saída para enviar ar do 5º estágio do CBP para a turbina de potência (selagem e resfriamento); N.º 2 - Bloqueada; N.º 3 - Saída de óleo lubrificante para o mancal n.º 1; N.º 4 - Guia o eixo do motor de partida ao compressor de alta de pressão;
N.º 5 - Guia um eixo do compressor de alta para as bombas de óleo lubrificante e bombas de remoção de óleo; N.º 6 - Guia os eixos dos compressores de alta e baixa para as bombas de óleo combustível, tacômetro e motores auxiliares (BARRING MOTORS); N.º 7 – Bloqueada e N.º 8 - Tem uma janela de inspeção das engrenagens de acionamento dos órios.
Spur Gear
Intermediate Casing Diaphragm
H.P. Accessories Driving Gear
Bevel Pinion
Pinion Shaft
Distance Piece
Transfer Dowel Oil Pump Drive Bracket
Radial Drive Shaft Bearing Housing
Driven Bevel Gear Distance Piece
H.P. Fuel Pump Driving Gear
HP Accessory Driving Gear
Fuel Pump drive Starter drive
Oil Pump drive
Acionados pelo CBP •Tacômetro •Bomba de combustível de alta pressão Acionados pelo CAP •Tacômetro •Bomba de combustível de alta pressão e bomba de remoção de óleo lubrificante principal •Quatros bombas de remoção auxiliar Dois motores auxiliares (barring motors) acionam os eixos dos compressores de alta e baixa e um motor de partida aciona o compressor de alta.
Compressor de Alta Pressão É um compressor de fluxo axial com 7 estágios de compressão, localizado entre as carcaças
intermediária
e
de
descarga
dos
compressores. O estator é usinado em duas partes, flangeado em ambas as extremidades, sendo essas duas partes unidas através de um flange horizontal e seus respectivos parafusos.
Sete ranhuras em forma de rabo de “andorinha”
são
usinadas
na
carcaça
do
compressor para alojar as palhetas do extator. As palhetas são afixadas a carcaça por meio de retentores que por sua vez são mantidos em posição por pinos guia.
As duas palhetas fixas adjacentes ao 3º estágio, no topo da parte superior do rotor, tem ranhuras (furo) para sangrar o ar do estator. Este ar é usado para selagem do mancal nº 5 e 7 e resfriamento da face de ré da turbina do compressor de baixa. Na saída do CAP (7º estágio) a temperatura do ar é de 350ºc e a pressão é de 11 bar e pela aleta nº 6 da carcaça de descarga dos compressores sai o ar anti-ice.
Rotor do Compressor de Alta Pressão O rotor consiste de 7 discos de aço inoxidável, ados pelos eixos de vante e de ré do rotor (ROTOR FRONT SHAFT e ROTOR REAR SHAFT). Estes, são aparafusados aos discos do 1º e 7º estágios. O eixo de ré do compressor de alta pressão é ado por um mancal (mancal nº 04) de esferas, pista dupla, de sustentação e escora, que está alojado na parte de vante do diafragma da carcaça de descarga dos compressores.
Dois tubos estão instalados através do centro do disco do rotor. O tubo externo é de transferência de ar e o interno de óleo. Estes tubos permitem que o ar seja transferido da parte de frente para a de trás do compressor e a agem de uma mistura ar/óleo dos mancais. O tubo de óleo é selado por anéis, em cavidades existentes nos eixos de vante e de ré do compressor, evitando a mistura de óleo e ar limpos.
Carcaça de Descarga dos Compressores A carcaça de descarga dos compressores provê o e para o mancal de ré do compressor de alta pressão (mancal n º4) e extremidade de vante das câmaras de combustão. Ela também aloja oito queimadores. O conjunto da carcaça inclui três selos do compressor, um alojamento para o mancal e o selo, um diafragma do mancal, um coletor de óleo, chapa reforço para acoplamento, redes de óleo e ar.
Carcaça de Descarga dos Compressores
A carcaça de descarga dos compressores é feita de aço inoxidável, tendo um conjunto interno e outro externo, ligados por oito aletas vazadas e numeradas de 1 a 8, no sentido antihorário, olhando pela frente da máquina, sendo a n.º 1 correspondente a posição de 11 horas.
As alhetas são usadas da seguinte forma: N.º 1 - Bloqueada; N.º 2 ou 7 - Para suprir pressão de descarga do compressor ao sistema de controle de combustível, ar de “P3”, e ar para serviços especiais; N.º 3 - Bloqueada; N.º 4 - Aloja o suprimento de óleo para os mancais de n.º 4 e 6 e redes de remoção de óleo; N.º 5 - Para uma rede de suspiro; N.º 6 - Supre ar quente para o sistema de ar anti-congelamento e N.º 8 - Bloqueada.
Correndo dentro da chapa de reforço, há dois acoplamentos, um fazendo a ligação do eixo da turbina do compressor de baixa pressão (turbina de 2º estágio) ao eixo do compressor de baixa pressão e outro ligando o eixo da turbina do compressor de alta pressão (turbina de 1º estágio) ao eixo de ré do compressor de alta pressão. Alojado entre os dois eixos, está o mancal nº 5 (inter-eixos) (INTERSHAFT BEARIN).
Sistema de Combustão O sistema de combustão é do tipo tubo anular. Ele consiste de uma carcaça interna e outra externa, feitas de aço inoxidável. A carcaça externa é feita de duas partes aparafusadas juntas ao longo do comprimento horizontal. O flange de vante é aparafusado ao flange de ré da carcaça de descarga dos gases, enquanto o flange de ré a a carcaça das turbinas dos compressores.
A carcaça interna é formada pelo e do mancal da turbina do compressor de alta pressão (mancal n.º 6) Este e é preso ao diafragma de ré da carcaça de descarga dos compressores e se estende até o mancal da turbina de alta pressão. O anel formado pela carcaça externa e o e do mancal da turbina do compressor de alta pressão, acomoda as oito câmaras de combustão. Estas, são enumeradas de um a oito, no anti-horário para quem olha pela frente da máquina.
Somente as câmaras de combustão de n.º 4 e 6 possuem velas de ignição. Todas as câmaras são interligadas por um tubo interconector, para permitir a propagação da chama às demais durante o acendimento. Na metade inferior da carcaça há uma conexão com válvula de dreno automática, que deverá ficar aberta quando a máquina estiver parada, e fechada quando a máquina estiver em funcionamento.
From Exhaust Volute
From HP Compressor Strainer
HP Compressor operated drain valve
To Drain Tank Strainer Plug
As extremidades de vante das câmaras de combustão estão presas à extremidade de ré da carcaça de descarga dos compressores, e as extremidades de ré ao conduto de issão da turbina de alta pressão( carcaça de turbina e estatores). O conduto de issão da turbina de alta pressão é feito de folhas de aço inoxidável, e está localizado a ré das câmaras de combustão e aparafusado ao cone e do estator da turbina do compressor de alta pressão.
Air Intake Casing
Intermediat e Casing
LP Compressor
Delivery Casing
HP Compressor
HP / LP Turbines
Combustio n System
Exhaust Annulus
2ª 1ª
3ª
Swirler
Interconnector
Flame Tube
Burner
Delivery Casing
Flame Tube Securing Strap
Ignitor Grommet (chambers 4 and 6 only)
Ring
O conduto de issão converte o fluxo individual de gás de cada câmara em fluxo anular, provendo portanto a mesma pressão e temperatura na issão da turbina de alta.
Queimadores O flange de cada conjunto de queimador é preso a carcaça de descarga dos compressores, é do tipo duplex por onde a a haste do queimador com o pulverizador, se prolongando até o cone da câmara de combustão. Tem como função fornecer combustível atomizado, pulverizado e uniforme para as câmaras. A cobertura do pulverizador é então localizada na luva interna do redemoinhador.
Carcaça de Turbinas e Estatores A carcaça das turbinas dos compressores de alta e de baixa pressão é de aço inoxidável, sendo aparafusada entre as câmaras de combustão e o anel de descarga. O primeiro estágio de palhetas do estator (estator da turbina do compressor de alta pressão) é composto por 17 grupos de 4 palhetas de liga especial.
O 2º estágio de palhetas do estator (estator da turbina do compressor de baixa pressão) é composto por 23 grupos de 3 palhetas, também de liga especial. Ambos os conjuntos de segmento são presos em sua parte externa por um ressalto, e e porcas, e em sua parte interna por parafusos. Ar de resfriamento é enviado ao 1º estágio de palhetas do estator, as quais são vazadas.
Este ar é
proveniente da descarga do compressor de alta pressão .
Conjunto das Turbinas e Rotores O conjunto compreende o mancal do 1º estágio de turbina (mancal 06) e o 1º e 2º estágios de rotores das turbinas (turbinas dos compressores de alta e baixa pressão).
Incorporado ao alojamento do mancal (mancal 6) está uma caixa de ar, incluindo o selo do mancal, na qual uma rede fornece ar vindo da descarga do compressor de baixa pressão para a selagem deste.
O 1º estágio de turbina (turbina do compressor de alta pressão) compreende um eixo de aço acoplado na parte de ré, em flange. Preso ao flange está o disco do rotor em aço inoxidável, juntamente com o engaxetamento em labirinto interestágios. O eixo do rotor possui um engaxetamento em labirinto e é ado por um mancal de rolete e de pista simples (sustentação), o qual está alojado no e do alojamento do mancal.
Turbina do Compressor de Alta Pressão ou de 1º Estágio
Retira-se a câmara de combustão 8 para inspeção
O 2º estágio de turbina (turbina do compressor de baixa pressão) compreende um rotor de aço acoplado em sua extremidade de vante à ponta do eixo do compressor de baixa pressão. O eixo deste rotor se prolonga através do furo existente no eixo do rotor do 1º estágio de turbina, e termina em flange na extremidade de ré. Preso a este flange está o disco do 2º estágio de turbina e tampa (HUB) do mancal de ré do 2º estágio (mancal 7).
Turbina do Compressor de Baixa Pressão ou de 2º Estágio
Um tubo central a pelo furo do eixo do 2º estágio do rotor da turbina de baixa e leva óleo ao mancal inter-eixos (mancal 5) e acoplamentos. As palhetas do rotores das turbinas são de liga especial forjadas e presas aos seus discos pelo método “raiz em forma de pinheiro” (FIR TREE ROOT), e alojados axialmente. Todas as palhetas são polidas para evitar perdas, aumentando assim o rendimento da turbina. As palhetas da turbinas são do tipo impulsão/reação.
Anel de Descarga dos Gases (EXHAUST ANNULUS) O anel de descarga dos gases é de aço inoxidável, em forma de anel, consistindo de carcaça interna ligada por oito alhetas vazadas em forma de aerofólio. Ele tem dois propósitos: ar os gases de descarga para a turbina de propulsão e ar o eixo do 2º estágio de turbina (turbina do compressor de baixa pressão). Ele também forma a extremidade de ré do gerador de gás.
A carcaça interna é fechada a ré por um diafragma. Na extremidade de vante está o diafragma e do mancal, o qual contém o alojamento do mancal 07 e os selos para o mancal do eixo do 2º estágio do rotor. As alhetas radiais são numeradas de 1 a 8, olhando o gerador de gás por trás; sendo a alheta n.º 1 correspondente a posição de 1 hora.
Três alhetas são utilizadas como se segue:
N.º 1 - Aloja uma rede de ar (3º estágio do CAP) para suprir a selagem do mancal da turbina de baixa pressão (mancal 07), resfriar o diafragma e resfriar a face de ré do disco da turbina de baixa pressão; N.º 4 - Aloja uma rede de alimentação de óleo (mancal 07 e 05) e N.º 5 - Aloja uma rede de dreno de óleo (mancal 07).
possuindo uma base para colocação da voluta de descarga,
o
pedestal
dos
mancais
e
uma
estrutura em forma de arca, que forma uma câmara
acústica
alojando
as
seções
de
combustão, turbina e descarga do gerador de gás. A estrutura também possibilita uma base para o cone e do estator da turbina e braços es da voluta de descarga.
Speed Signal Generator Oil Tank
Oil Inlet from Ships Supply Distribution Block Oil Supply to Front Bearing
Rear Bearing Supply
Rear Bearing Cap SSG Filter
Air/Oil Seal Isospeedic Switch
Front Beari ng
Pressure Oil Drain and Return
Reverse Thrust Bearing
Thrust Ring
Ahead Thrust Bearing
Speed Signal Generato r Accessory Gearbox Oil Return
Gravidade p/ tanque de dreno da redutora
O conduto de entrada é também fabricado de ligas resistentes ao calor e é constituído de duas carcaças concêntricas, uma interna e outra externa. A carcaça interna é ada por 8 alhetas de seção em forma de aerofólio.
A unidade do fole é fabricada de liga de aço resistente ao calor e permite a expansão e qualquer pequeno desalinhamento entre o gerador de gás e o conjunto da turbina de propulsão. Ele é flangeado, na extremidade de vante, para a ligação ao anel de descarga do gerador de gás e na parte de ré, para ligação ao conduto de entrada. O conjunto consiste de um rotor, um eixo curto e o eixo principal. O rotor é posicionado no eixo curto por meio de um acoplamento e preso por um parafuso especial.
O eixo é ado por mancais de metal patente que estão localizados no pedestal. Os esforços de escora são transmitidos ao pedestal através de um anel de escora no eixo principal e um mancal de escora de dupla ação tipo MITCHELL, no pedestal. Preso atrás do anel de escora está um anel espaçador
e
após,
dispositivo
é
o
um
desarme
dispositivo mecânico
acionador. por
velocidade (MECHANICAL OVERSPEED TRIP).
excesso
Este de
Speed Signal Generator Oil Tank
Oil Inlet from Ships Supply Distribution Block Oil Supply to Front Bearing
Rear Bearing Supply
Rear Bearing Cap SSG Filter
Air/Oil Seal Isospeedic Switch
Front Beari ng
Pressure Oil Drain and Return
Reverse Thrust Bearing
Thrust Ring
Ahead Thrust Bearing
Speed Signal Generato r Accessory Gearbox Oil Return
O disco do rotor é de liga de aço resistente ao calor e possui ranhuras tipo “pinheiro” para colocação das palhetas do rotor. Há 71 palhetas no rotor, de aço, presas ao disco de maneira idêntica às das turbinas do gerador de gás. Uma ranhura de formato especial aloja os parafusos com cabeça em “T” usados para prender os pesos de balanceamento ao disco.
O pedestal é de aço, feito por um processo de solda e está montado e preso na parte de ré da base da turbina de propulsão. Ele a o eixo do rotor da turbina em dois mancais (telhas revestidas de metal patente) e aloja o mancal de escora de dupla ação (Mitchell). O eixo e mancais são cobertos pela tampa do pedestal, posicionada e presa por pinos guias e parafusos. Os mancais são lubrificados por óleo vindo do sistema de lubrificação principal esse óleo entra no pedestal através de um joelho ao lado do pedestal, com pressão de 12,5 a 17,5 psi.
Está previsto local para instalação de sensores termoelétricos
e
detectores
de
desgaste.
A caixa
de
engrenagens de acionamento das auxiliares está montada sob a tampa do pedestal e aloja um “trem de engrenagens” composto, para acionar os órios necessários para controlar a velocidade e potência da turbina de propulsão,
1. Tacho generator Velocidade do eixo; 2. Speed signal generator (gerador de sinais) Sistema de controle de combustível; 3. Isospeed switch Desarma com 8% a 10% de excesso de velocidade (limitador) e 4. Catraca da turbina de propulsão Opcional.
A voluta da descarga é ada na base da turbina de propulsão por 6 pinos e. Ela contém um difusor, um fole interno e um fole externo. O fole interno junto com diafragma difusor, liga o difusor ao selo ar/óleo na frente do pedestal. O fole externo liga o difusor à carcaça do estator da turbina de propulsão. Um fole reforçado de amianto é colocado entre o difusor e conduto da chaminé. No fundo do difusor existe uma válvula de dreno e um filtro.
Accessory Driving Gear
Electrical Junction Box Output Drive Flange Idler Gear
Hand Barring Ratchet Spanner S.S.G. Oil Filter
PT Tachogenerato r Isospeedic Switch (Overspee d) Speed Signal Generator
Sistema de Lubrificação - Óleo lubrificante do G.G.: OX-38 (substituído pelo Aerochel 750); - Capacidade do tanque do G.G.: 27 galões ou 123 litros; - Pressão do Sistema de Lubrificação: min. 45 psi, alarme 35 psi; - Temperatura do óleo: max. 100º C, min. 40º C; - Consumo: max. 0,8 l/h, normal 0,15 a 0,25 l/h; - Pressão diferencial: 7 ± 2 psi (alarme); - Óleo lubrificante da Turbina de Potência: OEP 69 (substituído pelo Marbrax) e - Pressão mínima: 10 psi.
3 mancais
A 3
A 2 M1
Min 45 psi
5a 9 psi
M 2
A 4
A 5
1
2
M 4
M 3 A 4
A 5
M 5
A 4
5 3
4
M 6
M 7 A A 5 4
27 gl 123L
Ox 38
Aleta nº 2 da carcaça de issão
Aleta 5 da carcaça intermediária
M1
Aleta 4 da carcaça de issão
M2 e 3
Aleta 5 da carcaça intermediária
Aleta 4 da carcaça desc. Dos comp.
M4
Aleta 4 da carcaça desc. Dos comp.
Aleta 4 anel de desc. Via mancal 7
M5
Aleta 4 da carcaça desc. Dos comp.
Aleta 4 da carcaça desc. Dos comp.
M6
Aleta 4 da carcaça desc. Dos comp.
Aleta 4 do anel descarga
M7
Aleta 5 do anel descarga
Bearings (1 – 5, 7 – 8)
7
6
*
*
3
1 Scavenge Pumps (1 – 5)
4
2
5
SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO DO GERADOR DE GÁS O sistema de lubrificação é subdividido em sistema de pressão e sistema de remoção. O sistema de lubrificação é acionado pelas engrenagens de acionamento de órios, situada na carcaça intermediária. As bombas são agrupadas em duas unidades, na parte de vante a bomba de pressão e a de remoção principal de remoção (aspira da carcaça intermediaria). caso haja um furo no resfriador de óleo lubrificante, teremos um aumento de nível no tanque de lubrificante. No sistema existe uma chave diferencial de pressão que indica sujidade do filtro.
Uma derivação da rede principal de óleo entra pela aleta nº 4 da carcaça de descarga dos compressores e se divide em duas, uma vai para o mancal de ré do compressor de alta (nº4 sustentação /escora pista dupla. E outra vai para o mancal de vante da turbina de alta ( mancal nº 6 rolete)
Ent óleo comb.
Saída lub.
Saída comb. v.V term.
Ent. Lub.
Oil Inlet Oil Outlet
Filter cartri dge Sprin g
Element selector handle Filter bowl
Há um pressostato diferencial na unidade de filtro que tem a função indicar a sujidade do filtro.
Sistema de ar Todo resfriamento é realizada pela CAP exceto da turbina de potência. Toda selagem é realizada pelo CBP exceto dos mancais 7 e 5. A ventilação da mistura ar óleo para fora dos selos e câmaras é realizado pelo CAP. Uma válvula borboleta fica instalada no tudo e é pré ajusta para depressão correta do pedestal.
Ar anti-ice ar de alta vem da carcaça de descarga dos compressores aleta nº 6. O ar que faz pressurização do acoplamento do mancal inter-eixo é drenado diretamente para a carcaça de descarga dos gases. Quando a temperatura do ar estiver inferior a 15ºc há um aumento de potência e do raio de ação. Ar de atomização ( ar primário)
Through Bolt Butterfly Valve
Valve Retaining Grub Screw Elbow to Exhaust Volute
Nut For Adjusting Valve Position
Depression Control Valve
Outlet Elbow from Pedestal
Dome Loading Needle Valve (open)
Dome Diaphragm
Ent. Ar pilotagem
Outlet to Starter
Air Inlet
Valve Body
Valve Seat Spring
Valve
Sistema de combustível Funções: 1- fornecer combustível aos queimadores, para dar partida no gerador de gás. 2- Fornecer combustível ao gerador de gás, numa proporção e temperatura controlada, em todas as faixas de operação do gerador de gás. 3-Cortar o fornecimento de combustível do gerador de gás, em condições de emergência e parada normal. Obs. Um sistema auxiliar de injeção de combustível, ajuda na partida do gerador de gás.
Esse sistema possui uma v.v de retenção que garante que o combustível circule em uma só direção e ainda uma v.v de escape protege o sistema contra excesso de pressão, caso a v.v de retenção venha dar defeito. O cilindro possui 1,136 de litros 100 a 120 psi.
Componentes do sistema de combustível a) Filtro de baixa (20 microns) e filtro de alta (40 microns)
b) Bomba de combustível ( são duas, do tipo embolo/placa de cames)
c) Regulador hidromecânico ( é a única proteção do GG)
Spring-loaded plungers
Fuel outlet (delivery)
Origem da servo pressão ( 0,019’’)
Cam Plate
Drain line
Fuel Inlet Servo pressure
HydroMechanical Governor
d) Macho de combustível ( é aberto pela mola e fechado pelo motor)
Partida e parada normal do gerador de gás.
Acumulador de baixa ( 15 psi de nitrogênio) Funções 1- diminuir as flutuações de pressão na rede de combustível; 2- evita excesso de pressão quando da parada do GG; 3- evita excesso de pressão em função do aquecimento com o GG parado e o HPSOC fechado.
f) Válvula mantenedora de pressão ( evita aumentos de pressão de danificar a PCV. g) Resfriador de óleo lubrificante ( troca calor com o combustível, caso fure haverá um aumento no nível no tanque.
Fuel inlet
Oil outlet
Thermostatic by- valve
Fuel outlet
Oil inlet
h) Válvula de pressurização ( mede o combustível para os queimadores , controla a distribuição entre o fluxo primário e principal. ( abre para combustível principal com 350 PSI)
i)
Queimadores ( são do tipo duplex, instalados na carcaça de descarga dos compressores, dotados de filtros com orifícios de descarga capazes de controlar qualquer faixa de potência do GG.
Controle do sistema de combustível -Partida do gerador de gás e aceleração até o ralanti - aceleração contínua e desaceleração rápida sem que cause apagamento do GG. -Funcionamento em qualquer potência selecionada. -Limitação da potência máxima nas seguintes condições: •Máximo fluxo controlado de combustível; •Máxima temperatura na entrada da turbina de potência e •Máxima velocidade permissível do compressor.
Nota- O limite de potência máxima de operação depende da temperatura do ar ambiente. -Regulagem da velocidade máxima da turbina de potência com limitação de ajustagem e qualquer razão de queda de velocidade ( speed droop = 8%) entre 0 e 10%. - Parada rápida do gerador de gás em caso de emergência
Os seguintes componentes principais são usados no sistema de controle do gerador de gás: 1- Controlador de velocidade e potência. 2- Gerador de sinal de velocidade. 3- Desarme de emergência e excesso de velocidade. Controlador de velocidade e potência •Contem a unidade de controle do regulador •Um atuador de controle de temperatura •Uma válvula solenoide parcial •Uma válvula de fluxo mínimo
Electrical Junction Box Accessory Driving Gear
Output Drive Flange Idler Gear
S.S.G. Oil Filter
Hand Barring Ratchet Spanner
PT Tacho-generator
Isospeedic Switch (Overspeed)
Speed Signal Generator
8 pares bimetálicos, instalado no duto entre turbinas. Max 690ºc.
Desarme de emergência
•Desarme manual Trip Handle
Cable to HPSOC
Trip MicroSwitch
Trip Operated Latch Pode ser operado do ccm ou local
To remote trip via cable
Isso-speed switch ouTrip mecânico
Isso-speed 8 a 10% Após isto atua o trip mec.
Parcial atua de 5 a 8% de excesso de velocidade
Adjuster nut
Constant Pressure Spill Fuel Pump Servo pressure to GCU
Fecha quando a pressão de desc. Da bomba chegar a 390 PSI. mantendo a auto sustentação do GG.
Fuel pump Servo pressure from Fuel Pump
c) Regulador hidromecânico ( é a única proteção do GG)
Spring-loaded plungers
Fuel outlet (delivery)
Origem da servo pressão ( 0,019’’)
Cam Plate
Drain line
Fuel Inlet Servo pressure
HydroMechanical Governor
Acelerador local e válvula PACV (v.v de aceleração)
GCU – Governor Arm spil
p3p
servo
SSG Desc. bomba
VALV. DE PRESSURIZAÇÃO
O.C PRIMÁRIO
UNIDADE DE CONTROL. GOVERNO
PARAF. DE AJUST. CILINDRO DE INJEÇÃO
O.C PRINCIPAL
MOLA VÁLV. ALIVIO
MANUAL OFF
VÁLV. DE RETENÇÃO
ACULADOR
VÁLV. CONTR DE PRES. DE A GERRDOR
S. V
.
PRESSOST
C.P.V
HPSC
PARCIAL IDLING SPEED
SERVO BLEED
FUEL PUMP CBP
VÁLV. SOLEN. PARCIAL
FUEL PUMP CAP
INTERMEDI SPEED
ENTRADA DE P3
REG. HIDRO
REG. HIDRO
N.R.V
VÁLV. MINIFLUXO
TURBINA A GÁS Posição Sensível (psi) 175 174
100 99 41 116
216
216
com carga
119
50 47
166
116 166
sem carga
A diferença entre a velocidade regulada de “sem carga” e “plena carga” é pré-determinada e ajustada pelo potenciômetro de resposta direta e de compensação. A ajustagem normal da uma diferença de 8% entre as velocidades de “plena carga” e “ sem carga”.
Existem dois tipos de ciclos de motorização: Ciclo de motorização seco Ciclo de motorização com combustível O sistema de combustível do GG é auto escorvável, contudo sempre que for realizado alguma manutenção no sistema de combustível, devemos fazer um ciclo de motorização com combustível (molhada) e posteriormente um ciclo de motorização a seco. Com intervalos de 5 minutos cada, em seguida damos uma partida normal por pelo menos 10 min.
Nota : 1- Não esquecer de partir as bombas de combustível de recalque e abrir as vv de combustível. 2- durante o ciclo de motorização a seco e molhado devemos manter o sistema de ignição inoperante. Ciclo de motorização a seco Realizamos um ciclo de motorização a seco quando: 1- depois de uma partida abortada 2- testar o sistema de ar de partida 3- após um ciclo de motorização com combustível 4- durante um procedimento de lavagem ou inibição
Ciclo de motorização com combustível Realizamos um ciclo de motorização com combustível quando: 1- substituímos algum componente do GG; 2- substituímos algum componente do sistema de combustível; 3- quando for necessário escorva do sistema de controle de combustível; e 4- quando for necessário testar o sistema de controle de combustível. Nota: Um ciclo de motorização com combustível só pode ser iniciado pelo de controle local.
Escorva do sistema de lubrificante Sempre que realizado que realizado qualquer troca de filtro ou serviço no sistema de óleo lubrificante, devemos fazer escorva no sistema de óleo.
Lavagem do gerador de gás Deve-se aguardar ao menos 30 min. para efetuar uma lavagem. Existem dois métodos de limpeza para o GG: •Limpeza com água •Limpeza com solvente ( quando parados por período superior a 3 horas) O tanque de lavagem possui 27 litros (6 galões) sua aplicação dura 2 minutos.
Inibição do GG Usa-se 1,7 litros de óleo inibidor (WD 40), não dispensando a recomendação de deixar o GG parado por 30 min. Sistema de BCF (Bromocloro difluormetano) São em número de 3, instalados no módulo da GG com mecanismo de disparo local e remoto (CCM). Por ocasião de seu acionamento, fecham os flaps de ventilação automaticamente.
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