Cuidado! Ao modernizar turbinas mais antigas, atualize as válvulas de controle de gás

Jun 23, 2023

Como resultado de ações legislativas nos EUA, a aquisição de licenças para centrais movidas a gás natural de raiz tornou-se cada vez mais um desafio. Em Nova Iorque, por exemplo, as autoridades estatais negaram licenças para duas centrais propostas alimentadas a gás natural porque eram vistas como obstáculos à consecução dos objectivos de emissões de gases com efeito de estufa.

Em 2020, a Comissão de Regulação Pública do Novo México riscou um plano da El Paso Electric Company para construir uma nova central de gás natural porque isso foi visto como uma alteração aos objectivos de energia limpa dos funcionários do governo. E na Califórnia, a comissão de serviços públicos transmitiu uma mensagem desigual sobre a aceitação de propostas para novas centrais de gás.

Em parte em resposta a estes desenvolvimentos, os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) de turbinas a gás introduziram uma variedade de atualizações e pacotes de modernização para melhorar a confiabilidade, flexibilidade, eficiência e emissões da frota de turbinas existente no país. A energia solar e eólica flutua com o clima, é claro. Os profissionais da indústria energética acreditam que a modernização das turbinas a gás é fundamental para manter tarifas eléctricas razoáveis ​​e garantir um fornecimento constante de electricidade às residências e empresas americanas. E apesar do crescimento dos parques eólicos e solares, bem como da energia hidroeléctrica, o World Resources Institute observa que “o gás natural desempenhará um papel significativo no futuro mix eléctrico da nação nos próximos anos”.

Para desempenhar esse papel, os operadores de turbinas a gás natural e proprietários de centrais cujos equipamentos alimentam áreas significativas da rede devem:

Para responder a estas preocupações, os fabricantes de turbinas estão a vender tecnologia de controlo actualizada às centrais como pacotes de modernização. Essas melhorias permitem extensões de vida útil muito além das expectativas originais de 20 anos. A maioria das turbinas destinadas a essas atualizações estão em serviço há 10 a 25 anos. Os fabricantes equiparam originalmente essas turbinas com dispositivos de controle acionados hidraulicamente, projetados para operar com os sistemas de controle oferecidos no momento do comissionamento.

Uma turbina utiliza suas válvulas de controle de gás – e atuadores de palhetas guia – para traduzir comandos do sistema de controle em uma posição mecânica e, em última análise, regular o fluxo de gás natural e ar para a turbina sob cargas e condições ambientais variadas. Além disso, a natureza destes sistemas não deixa oportunidade para redundância numa base de montagem de nível superior. A redundância pode ser alcançada apenas no nível dos componentes, principalmente com peças elétricas. Este equipamento crítico é uma falha de ponto único para a instalação.

Para obter os benefícios da tecnologia de controle atualizada, as condições operacionais exigem mais dos sistemas de atuação de gás e de palhetas guia. Por exemplo, a tecnologia de controle aprimorada pode ser ajustada em milissegundos, em vez de segundos. Isto confere maior dinâmica às válvulas de controle de gás, aumentando a oscilação e alterando o perfil de movimento dos critérios originais do projeto do fabricante da turbina. Isto pode levar ao desgaste acelerado das servoválvulas, dos atuadores ou das próprias válvulas de gás. Como estes são dispositivos de falha de ponto único, os operadores de turbinas devem estar muito preocupados em perder esta previsibilidade.

Embora os fabricantes projetem sistemas de atuação com vários centímetros de deslocamento, a maioria das turbinas se acomoda em uma posição de deslocamento de 60 a 80 por cento e depois se ajusta em torno desse ponto de ajuste para atingir o desempenho ideal. Esses ajustes minuciosos criam um perfil de micromovimento, oscilando dentro de uma faixa de curso muito estreita e desgastam os anéis do pistão, o furo do cilindro e outros componentes. Durante anos, esses componentes normalmente proporcionaram mais de cinco anos de vida útil. Com a tecnologia de controle atualizada implementada, as novas condições operacionais reduziram a vida útil para apenas um ano, às vezes meses. Tenha em mente que várias atualizações de OEM também aumentarão o ciclo de inspeção principal do motor de turbina. Diminuir os intervalos de revisão da válvula de controle é contraproducente para o objetivo final.

Uma vez que o desgaste atinge um certo ponto, as partículas resultantes agirão como um contaminante abrasivo, acelerando o desgaste até que um ponto de falha seja alcançado. Em vez de uma relação linear, o desgaste versus tempo se parece mais com o perfil do “taco de hóquei”, deixando ao proprietário da fábrica menos tempo para mobilizar equipes de manutenção para reparo e/ou substituição.