42
CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR SEÇÃO 2 PRINCÍPIOS BÁSICOS DE TURBINAS A GÁS Princípios Básicos de Turbinas a Gás 2-1

02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

SEÇÃO 2

PRINCÍPIOS BÁSICOS

DE TURBINAS A GÁS

Princípios Básicos de Turbinas a Gás 2-1

Page 2: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

CARGA

CARGA CARGA MOTOR MOTOR

M R

COMBUSTOR

DIFUSOR PAL COMPRESSOR

ESCAPE

CARGA CDM R

PE

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE TUR

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE TURBINAS A GÁS

Os desenhos dos balões acima ilustram os princípios básicos poperam. O air comprimido dentro de um balão, como em (A) balão. O ar, que pesa e ocupa espaço, tem por definição massadensidade e a densidade é proporcional à temperatura e pressã As moléculas de ar são afastadas para mais longe conforme a tmais próximoas à medida que a temperatura e a pressão diminCharles (PV/T = K). A massa de ar confinada dentro do balão acelera a partir do bacomo em (B) acima. Esta força aumenta conforme a massa e ana segunda lei de Newon (F = MA). A força criada pela aceleem uma força igual e oposta que faz com que o balão seja impterceira lei de Newton. (Toda ação produz uma reação igual e A reposição do ar dentro do balão, como em (C) acima, sustenuma carga seja acionada pela força da massa de ar acelerando

Princípios Básicos de Turb

OMBUSTÍVEL ENTRO

ALETAS DO ESTATOR (ESTÁTICO)

HETAS DO

ADMISSÃO DE AR

OTO

EÇAS STÁTICAS PEÇAS

GIRATÓR

BINAS A GÁS

elos quais os motoracima, exerce força. A massa de ar é p

o.

emperatura e a presuem, conforme decl

lão, criando uma fo aceleração aument

ração da massa de aulsionado na direçã oposta).

ta a força e, emborae acionando uma tu

inas a Gás

OTO

TURBINA

IAS

es de turbina a gás dentro dos limites do roporcional à sua

são aumentam e ficam arado na lei de Boyle e

rça quando é liberada am, conforme declarado r dentro do balão resulta o oposta, conforme a

não prático, permite que rbina, como em (D) acima.

2-2

Page 3: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

Em (E) acima, está ilustrado um meio mais prático de sustentar a força de uma massa de ar acelerando utilizada para acionar uma carga. Um alojamento contém um volume de ar fixo, que é comprimido por um compressor acionado por motor. A aceleração do ar comprimido do alojamento aciona uma turbina conectada à carga. Em (F) acima, o combustível é injetado entre o compressor e a turbina para acelerar ainda mais a massa de ar, multiplicando então a força usada para acionar a carga. Em (G) acima, o motor é removido e o compressor é acionado por uma porção do gás de combustão, tornando o motor auto-suficiente enquanto houver combustível suprido. Em (H) acima, está representada uma operação típica de turbina a gás. O ar de admissão é comprimido, misturado com combustível e incendido. O gás quente é expandido por uma turbina para fornecer energia mecânica e escapado para a atmosfera.

Princípios Básicos de Turbinas a Gás 2-3

Page 4: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

A PALHETAS DO COMPRESSOR

ESCAPE COMBUSTOR DIFUSOR

AE(

ALETAS DO ESTATOR (ESTÁTICO) OU

BOCAIS TURBINA

CICLO BRA

Cinco processosprimeiro descritcombustão inter

A comprpressão e

A combu

proporçõ(Linha B

A expan

gases a ptamanhoredução

LETAS DO STATOR

ESTÁTICO)

DMISSÃODE AR

PROCESSO CONVERGENTE-DIVERGENTE

PRESSÃO

CICLO DE BRAYTON DE VOLUME (MOTOR DE TURBINA A GÁS)

CICLO BRAYTON

YTON

ocorrem com os motores de turbina a gás, conforme ilustrado acima. Esses processos, os por George Brayton e chamados de ciclo Brayton, ocorrem em todos os motores de na. Os passos Brayton são os seguintes:

essão ocorre entre a admissão e saída do compressor (Linha A-B). Durante este processo, a temperatura do ar aumentam.

stão ocorre na câmara e combustão onde o combustível e o ar são misturados para es explosivas e incendidos. A adição de calor provoca um grande aumento de volume -C).

são ocorre à medida que o gás quente é acelerado a partir da câmara de combustão. Os ressão constante e aumento de volume entram na turbina e se expandem por ela. O das passagems também aumenta, o que permite um maior aumento de volume e grande de pressão e temperatura (Linha C-D).

Princípios Básicos de Turbinas a Gás 2-4

Page 5: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

PRESSÃO DE DESCARGA DO HPC

ADM C

PRESSÃO DE ADMISSÃO DO LPT

GR

AUS

F

PE

PSIA

PRESSÃO DE ADMISSÃO DO LPC

PADM C

ESTAÇÕES PARA O LM6000

O escape ocorre na chaminé de escape do motor com grande queda de vo(Linha D-A).

O número de estágios de compressão e o arranjo de turbinas que convertem a enacelerado em energia mecânica são variáveis de projeto. No entanto, a operaçãoa gás é a mesma.

CONDUTOS CONVERGENTES E DIVERGENTES

Os compressores em motores de turbinas a gás usan condutos convergentes e divpressões necessária para (a) oferecer uma “pressão de parede,” evitando que a expela admissão do motor, assim como pelo escape; e (b) forneça a devida proporçpara uma combustão e resfriamento eficientes da câmara de combustão. A pressão diminui pelos condutos convergentes e aumenta pelos condutos divergdemonstrado em equipamentos de borrifamento de tinta. O ar comprimento, forconvergente, gera uma pressão mais baixa através de uma seção estreita para puatravés de uma seção divergente então aumenta a pressão e volume de ar, dispernévoa atomizada.

Princípios Básicos de Turbinas a Gás

RESSÃO DE SCAPE DO DIFUSOR

RESSÃO DE ISSÃO DO HP

PRESSÃO DE ISSÃO DO HP

lume e a pressão constante

ergia do gás quente básica de todas as turbinas

ergentes para gerar as alta pansão do gás quemte saia ão de ar-para-combustível

entes, um fenômeno que é çado por um conduto xar a tinta. A expansão sando a tinta em forma de

2-5

Page 6: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

G E PEQUENO VOLUME

BAIXA VELOCIDADE ROTOR ALTA VELOCIDADE

ALTA PRESSÃO

P A

COMPRES

A ilustração acpressão a baix Uma aparente forma divergenpela divergêncestático aumen

PÁS-FIXAS

As aletas fixasonde a velocidfornecendo umno segundo esanterior. Cadaque o nível de

RESSÃO BAIX

RANDE VOLUM

COMPRESSOR DE FLUXO AXIAL

SOR DE FLUXO AXIAL

ima mostra um compressor de fluxo axial. Ele comprime um grande volume de ar de baixa a velocidade em um pequeno volume de ar de alta velocidade a alta pressão.

contradição na operação do compressor de fluxo axial é que a alta pressão é gerada embora a te geral aparentaria causar uma pressão de saída mais baixa. A pressão de saída é aumentada

ia em cada seção estática interestágio. As palhetas rotativas do compressor entre cada estágio tam a velocidade do ar sendo comprimido.

DE ENTRADA

de admissão dirigem, ou alinham, o fluxo de ar para a primeira seção de palheta rotativa ade aumenta pela adição de energia. A seção seguinte de aleta do estator é divergente, aumento em pressão estática e uma redução na velocidade do ar. O fluxo de ar então penetra

tágio a uma velocidade e pressão iniciais mais elevadas do que na entrada para o estágio estágio subseqüente fornece um aumento incremental de velocidade e pressão estática até pressão e velocidade desejado seja alcançado.

Princípios Básicos de Turbinas a Gás 2-6

Page 7: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

Princípios Básicos de Turb

ALETAS FIXAS DE ADM

FLUXO DE AR

A D

PALHETAS ROTATIV

FLUXO DE AR

ESTATOR

A E

ALETAS FIXAS DE ADMISSÃO

Algumas aletas do estator do compressor são projetadas para mque a regulagem da pressão de saída e velocidade do comprescombustão de combustível e resfriamento versus a velocidade

LETAS DOSTATOR

LETAS DIRETRIZESE ADMISSÃO

inas a Gás 2-7

ISSÃO

AS

over mudando a sua divergência, permitindo sor atinja a devida proporção de ar para do motor e rendimento de força.

Page 8: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

TOTAL DE QUEIMA TOTAL DE DILUIÇÃO

APORCIONAMENTO DO FLUXO DE AR

AR DE RESFRIAMENTO/DILUIÇÃO

AR DE COMBUSTÃO

PADRÕES DE ESTABILIZAÇÃO DE CHAMA E FLUXO GERAL

PADRÕES DE ESTABILIZAÇÃO DE CHAMAS E FLUXO GERAL

Os padrões de estabilização de chamas e fluxo geral são ilustrados acima para uma câmara de combustão típica “tipo lata.” Embora os motores modernos usem uma câmara de combustão anular contínua, o tipo lata simplifica a ilustração das técnicas de resfriamento e combustão usadas em todas as câmaras de combustão. A temperatura da chama ilustrada no centro do combustor é de aproximadamente 3200° F na sua ponta quando o motor está operando com carga total. Os metais usados na construção da câmara de combustão não são capazes de suportar temperaturas nesta faixa. Portanto, o design apresenta passagens de fluxo de ar entre as paredes internas e externas da câmara para resfriamento e moldar a chama. O ar fluindo para dentro da câmara interna é direcinado através de pequenos orifícios para moldar a chama, centralizando-a dentro da câmara para evitar contato com as paredes da câmara. Aproximadamente 82% do fluxo de ar para dentro das câmaras de combustão é usado para refriamento e para moldar a chama. Apenas 18% é usado para combustão de combustível.

Princípios Básicos de Turbinas a Gás 2-8

Page 9: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

A regulagem de fluxo de combustível determina a velocidade do motor. O controle da aleta do estator no compressor controla a pressão e velocidade para dentro da câmara de combustão como função da velocidade do compressor.

BOCAL FIXO ESTÁGIO 2

PALHETAS ROTATIVAS ESTÁGIO 2

BOCAL FIXO ESTÁGIO 1

PALHETAS ROTATIVAS ESTÁGIO 1

ROTAÇÃO R

ACIO

As tureficiêestágigás qu O fluxfosse de macargas

A

ROTAÇÃO ROTAÇÃO

TURBINA DE ALTA PRESSÃO (TÍPICO PARA TURBINA DE BAIXA PRESSÃO)

GÁS QUENTE

ACIONAMENTO DE TURBINA TIPO REAÇÃO DE IMPULSO

NAMENTO DE TURBINA TIPO REAÇÃO DE IMPULSO

binas que acionam os compressores LM6000 são do tipo “reação de impulso” projetadas para máxima ncia na conversão de fluxo de gás quente para energia mecânica rotacional. Um bocal fixo de primeiro o direciona o fluxo para dentro das palhetas rotativas do primeiro estágio. O impulso da expansão de ente na superfície inferior de cada palheta rotativa propulsiona moção no sentido ascendente.

o de gás quente acima da palheta seguinte cria uma pressão mais baixa acima da palheta como se acima da asa de um avião, provocando força rotacional adicional. Os estágios subseqüentes operam neira idêntica, multiplicando a força rotacional. As turbinas que acionam os compressores ou outras consistem de vários estágios, dependendo da carga acionada e outras considerações de design.

Princípios Básicos de Turbinas a Gás 2-9

Page 10: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

SEÇÃO 2A

DETALHES DE CONSTRUÇÃO DO LM6000

Detalhes de Construção do LM6000 2-10

Page 11: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

TURBINA DE BAIXA PRESSÃO

(5 ESTÁGIOS) COMBUSTOR

COMPRESSOR DE BAIXA PRESSÃO

(5 ESTÁGIOS)

TURBINA DE ALTA PRESSÃO (2 ESTÁGIOS)

C

MOTOR D

GENERALIDADES SOBRE O MO motor de turbina a gás General Electrimotores a jato CF6. A versão do motor pBoeing 747-400 e várias outras aeronave A experiência e tecnologia do CF6-80C2lo um dos motores mais eficientes e conffoi introduzido em 1992 como parte do cda General Electric (uma turbina a gás prpara uso industrial). O CF6-80C2 e o LMhoras operacionais. Os motores de turbin99,6%. A série LM (Terrestre e Marinha) dos mo(obsoleto), LM1600, LM2500, LM2500+rendimento de força de 14 MW a 50 MW Os seguintes componentes foram modific

Ventilador frontal removido e ale Compressor LP do CF6-50 / LM5 Estruturas dianteiras e traseiras ad Eixos de saída adicionados na fre

Detal

OMPRESSOR DE ALTA PRESSÃO(14 ESTÁGIOS)

E TURBINA A GÁS LM6000 TÍPICO

OTOR c LM 6000 é um motor a gás estacionário derivado da família dos ara aeronave, o turbo-ventilador CF6-80C2 é usado para acionar os

s comercais de “grande capacidade.”

e o comprovado LM2500 foram aplicados ao LM6000 para torná-iáveis atualmente no mercado. O motor de turbina a gás LM6000 ontinuado desenvolvimento de motores de turbina aero-derivativas imeiramente projetada como um motor de vôo e depois reprojetado 6000 possuem um total combinado de mais de 30 milhões de a da General Electric possuem uma disponibilidade geral de

tores de turbinas a gás inclui os seguintes tipos: LM500, LM1500 , LM5000 (obsoleto) e LM6000. Esses motores variam em .

ados para converter o CF6-80C2 para o LM6000:

tas fixas de admissão adicionadas. 000 usado. aptadas.

nte do LPC e traseira da LPT.

hes de Construção do LM6000 2-11

Page 12: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

Mancal 7R adicionado. Novo sistema de combustível industrial adicionado. Disco de equilíbrio adicionado à LPT. Sistema de controle hidráulico para a geometria variável adicionado.

O motor de turbina a gás LM6000 é um motor de turbina de eixo de acionamento concêntrico de rotor duplo, capaz de acionar uma carga a partir da frente e/ou traseira do rotor de baixa pressão (LP). Os principais componentes consistem de um conjunto de aleta fixa de admissão variável (VIGV) ou conjunto de estrutura de admissão, um compressor de baixa pressão de 5 estágios (LPC), um compressor de alta presão(HPC) de geometria variável de 14 estágios, um combustor anular, uma turbina de alta pressão de 2 estágios (HPT), uma turbina de baixa pressão de 5 estágios (LPT), um conjunto de caixa de engrenagens de acessórios (AGB) e acessórios. O rotor de baixa pressão (LP) consiste do LPC e da LPT que o aciona. Flanges de conexão são fornecidas tanto na frente como na traseira do rotor LP para conexão com o eixo de força e carga fornecidos pelo montador. O rotor de alta pressão consiste do HPC de 14 estágios e HPT de 2 estágios que o aciona. O núcleo de alta pressão (HP) consiste do HPC, do combustor, e da HPT. As turbinas de alta e baixa pressão acionam os compressores de alta e baixa pressão através de eixos de acionamento conêntricos. O ar penetra na turbina a gás nas VIGVs e penetra no LPC. O LPC comprime o ar numa proporção de aproximadamente 2,4:1. O ar saindo do LPC é direcionado para dentro do HPC. As válvulas de derivação variáveis (VBVs) são arranjadas na passagem de fluxo entre os dois compressores para regular o fluxo de ar entrando no HPC em march lenta e baixa potência. Para maior controle do fluxo de ar, o HPC é equipado com aletas de estator variáveis (VSVs). O HPC comprime o ar para uma proporção de aproximadamente 12:1, resultando em uma proporção de compressão total de 30:1, relativa ao ambiente. A partir do HPC, o ar é direcionado para dentro da seção do combustor anular, onde se mistura com o combustível dos 30 bocais de combustíl. Um ignitor inicialmente incende a mistura de combustível-ar e, quando a combustão fica auto-sustentável, o ignitor é desligado. O gás quente que resulta da combustão é redirecionado para dentro da HPT que aciona o HPC. Este gás se expande mais pela LPT, que aciona o LPC e a carga de saída.

Detalhes de Construção do LM6000 2-12

Page 13: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

TURBINA DE BAIXA PRESSÃO

TURBINA DE ALTA

PRESSÃO COMPRESSOR DE BAIXA PRESSÃO

COMPRESSOR DE ALTA PRESSÃO

CÁRTER A CÁRTER D-E CÁRTER B-C

MANCAIS E CÁRTERES

MANCAIS E CÁRTERES

Oito mancais de roletes e de esfera sustentam os componentes rotativos e as cargas aerodinâmicas do LM6000. Esses mancais anti-atrito são montados com um conjunto de caixa e pista. Por natureza, os mancais não geram muito calor resultante de atrito. No entanto, eles absorvem o calor transmitido da trajetória de gás quente do motor e, devido a isso, o óleo lubrificante é suprido para os mancais tanto para lubrificação como para resfriamento. Os mancais de roletes sustentam as cargas radiais e as cargas de empuxo axial são sustentadas por mancais de esfera. Estes mancais estão localizados nas áreas dos cárteres A-, B-, C-, D-, e E. O cárter A aloja os mancais No. 1B, No. 2R e No. 3R. O mancal No. 1B é um mancal de encosto tipo esfera que carrega as cargas de empuxo para o LPR (LPC e LPT). O mancal No. 2R sustenta o rotor do compressor de baixa pressão (LPCR) e o mancal No. 3R sustenta o eixo dianteiro do rotor do compressor de alta pressão (HPCR). Os cárteres B e C alojam o mancal No. 4R, o mancal No. 4B e o mancal No. 5R. O mancal No. 4R sustenta o eixo posterior do HPCR. O mancal No. 4B carrega as cargas de empuxo para o HPR (HPC e HPT). O mancal No. 5R sustenta o rotor da turbina de alta pressão (HPTR) no sei eixo dianteiro. Os cárteres D e E alojam os mancais No. 6R e No. 7R. O mancal No. 6R sustenta a extremidade dianteira do eixo do rotor da turbina de baixa-pressão (LPTR). O mancal No. 7R sustenta a extremidade posterior do eixo LPTR e o sistema de pistão equilibrador. Os selos tipo labirinto controlam o fluxo de ar para dentro das áreas dos cárteres para evitar o consumo de excesso de óleo. O cárter A drena para dentro da caixa de engrenagens da turbina (TGB) através do mesmo

Detalhes de Construção do LM6000 2-13

Page 14: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

montante da estrutura frontal que aloja o eixo da caixa de engrenagens. O óleo é então retornado pela caixa de engrenagens. As zonas dos mancais No. 4R/4B e No. 5R dos cárteres B e C são individualmente retornados, asscim como as zonas dos mancais No. 6R e No. 7R do cárter D e E. Todos os cárteres emitem ar borrifante e são ventilados para um volume de separador de ar-óleo fornecido pelo montador.

PRINCIPAIS COMPONENTES

PRINCIPAIS COMPONENTES

A ilustração acima é uma vista ampliada do motor da turbina a gás LM6000 e ilustra os principais componentes do motor. Cada um desses componentes é descrito com maiores detalhes nas páginas desta seção:

Conjunto de aletas diretrizes de entrada variáveis (VIGV) Conjunto do compressor de baixa-pressão (LPC) Coletor de ar derivado do compressor de baixa pressão Conjunto da estrutura dianteira do compressor de baixa pressão Conjunto do compressor de alta pressão (HPC) Conjunto da estrutura traseira do compressor Conjunto do combustor Conjunto da turbina de alta pressão Conjunto da turbina de baixa pressão Conjunto da estrutura traseira da turbina Caixa de engrenagens dos acessórios

Detalhes de Construção do LM6000 2-14

Page 15: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

ANEL DE ATUAÇÃO

ABERTO

CONJUNTO DE A

CONJUNTO DE ALETAS DIRETR

A seção de entrada de ar é projetadaar de admissão seja recolhido pela padmissão axial. O duto de admissãotraseira,; a admissão axial só pode se O conjunto VIGV está localizado naforça parcial, resultando em maior eestacionárias de estremidade de ataq–10 graus abertas para +60 graus fechidráulicos idênticos nas posições 3 transformadores lineares variáveis-d A operação normal do motor é de ap(em marcha lenta). As abas tambémrapidamente a taxa de fluxo do LPCfornecido pelo montador é projetadoLVDTs e para controlar a posição daatuador da VIGV, baseado na tempeHPC (PS3) corrigida para condições

O Sistema VIGV melhor o desempecalor. Ele também ajuda a minimizafluxo associado. Um selo pressuriza

Deta

FECHADO

ATUADOR

LETAS DIRETRIZES DE ENTRADA VARIÁVEIS

IZES DE ENTRADA VARIÁVEIS para ter contato com um duto de admissão radial (que permite que o arte lateral ou de cima ao invés de pela frente) ou um sistema de radial é compatível com as instalações de acionamento diantiera ou r usada nas instalações de acionamento traseiro.

parte dianteira do LPC. Ele permite a modulação de fluxo com ficiência do motor. O sistema VIGV consiste de 43 aletas ue e abas variáveis de fuga. As abas variáveis podem ser giradas de hadas por meio de um anel de atuação que é acionado por atuadores horas e 9 horas. Ambos os atuadores são equipado com iferenciais (LVDTs).

roximadamente –5 graus aberto (força total) a +35 graus fechado se fecham durante grandes reduções de força para reduzir para manter a margem de perda (estól) do LPC. O controle para fornecer excitação e condicionamento de sinal para ambas os VIGV por meio de programação de loop fechado da posição do ratura de admissão do LPC (T2) e pressão estática de descarga do de pressão de admissão da turbina a gás (P0).

nho tanto para o ciclo simples como para o ciclo de recuperação de r os níveis de fluxo e pressão da VBV, reduzindo assim o ruído de do rotativo entre o cubo da VIGV e o rotor do LPC evitam a

lhes de Construção do LM6000 2-15

Page 16: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

ingestão de ar não filtrado para a trajetória do fluxo. O motor LM6000 PC pode ser fornecido com ou sem o conjunto VIGV. Os modelos LM6000 PC sem o conjunto VIGV possuem uma estrutura de admissão de 43 montantes.

CAIXA DO LPC (METADE SUPERIOR)

ROTOR DA CAIXA DO LPC

D C

CAIXA DO LPC (METADE INFERIOR)

CONJUNTO DO COMPRESSOR DE BAIXA PRESSÃO (LPC)

CONJUNTO DO COMPRESSOR DE BAIXA PRESSÃO (LPC) O LM6000 LPC é um compressor de fluxo axial de 5 estágios com um estator fixo de caixa do estator LPC contém as aletas do estator para o rotor LPC. A caixa é horizontapara facilitar o reparo. O motor possui uma sonda cada para medir a temperatura total LPC (T2) e pressão total de admissão do LPC (P2) ambos montados na caixa da VIGV

ROTOR LPC Discos individuais são usados nos estágios 0 e 1. Os estágios 2 a 4 do rotor do LPC sãintegral. As palhetas dos estágios 0 e 1 foram modificadas para incluir pontas squealer As palhetas do estágio 0 são individualmente retidas nas ranhuras axiais de cauda de anpor um rententor de palheta de uma peça. As palhetas dos estágios 1 a 4 do LPC são recircunferenciais no disco do estágio 1 e carretel dos estágios 2 a 4. As características dpalheta permitem a reposição individual das palhetas. As palhetas dos estágios 0 a 3 pdas sem precisar remover o rotor. À medida que o compressor gira, as palhetas carregcentrifugamente e ficam ajustadas.

Detalhes de Construção do LM6000

ESTRUTURA IANTEIRA DOOMPRESSOR

5 estágios. A lmente dividida de admissão do .

o um carretel .

dorinha do disco tidas em ranhuras e retenção de odem ser removi am

2-16

Page 17: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

STATOR LPC As aletas do estator dos estágios 0 a 2 são repostas individualmente. As aletas têum anel de ajustagem para reduzir a sua resposta às forças aerodinâmicas. Tiras de desgaste são utilizadas entre as caudas de andorinha das aletas e as ranhuras da carcaça do LPC. A carcaça do estágio 3 é uma caixa completamente circunferencial e é revestida com material de colméia sobre as pontas das plahetas do rotor. As aletas do estágio 3 são presas com parafuso no flange dianteiro da caixa do estágio 3. As aletas do estator do estágio 4 são montadas na estrutura dianteira e sustentadas no diâmetro interno por uma estrutura de suporte presa com parafusos na estrutura dianteira do motor.

PORTA DE DERIVAÇÃO

ANEL DE ATUAÇÃO

MANIVELA EM COTOVELO

ATUADOR

DERIVAÇÃO-COLETOR DE AR DO COMPRESSOR DE BAIXA PRESSÃO

DERIVAÇÃO-COLETOR DE AR DO COMPRESSOR DE BAIXA PRESSÃO A derivação-coletor de ar do LPC é um duto conectado à estrutura dianteira. Ele coleta o ar de descarga do LPC, ventilado através das portas de derivação do LPC, e direciona o ar para for a através do duto fornecido pelo montador.

SISTEMA DE VÁLVULA DE DERIVAÇÃO VARIÁVEL O sistema da válvula de derivação variável (VBV) está localizado no conjunto da estrutura dianteira. Este sistema é usado para ventilar o ar de descarga do LPC para for a através da derivação-coletor de ar

Detalhes de Construção do LM6000 2-17

Page 18: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

do LPC para manter a margem de estól do LPC durante a partida, operação de força parcial, e grandes transientes de força. O sistema VBV consiste de 12 válvulas de derivação de posições variáveis, 6 atuadores da VBV (dois com LVDTs) 6 manivelas em cotovelo, 12 manivelas em cotovelo da porta VBV, e um anel de atuação. Os atuadores são instaladas nas posições 1 horas, 3 horas, 5 horas, 7 horas, 9 horas e 11 horas no motor. Os seis atuadores são posicionados com uma porta da VBV em cada lado de cada atuador. As manivelas de cotovelo e varetas impulsoras conectam mecanicamente os atuadores, o anel de atuação e as portas da VBV. O atuador posicione o anel de atuação, que abre e fecha as portas da VBV. Os atuadores da posição 5 horas e 11 horas são equipados com LVDTs integrais para indicação de posição. O controle fornecido pelo montador é projetado para fornecer excitação e condicionamento de signal para ambos os LVDTs e para controlar a posição da VBV por meio da programação de loop fechado da posição do atuador da VBV, baseado na temperatura de admissão do LPC (T2) e velocidade do rotor de alta pressão (HP) corrigida para as condições de admissão (XN25R2).

PORTA E ATUADOR DA VÁLVULA DE PURGA VARIÁVEL

Detalhes de Construção do LM6000 2-18

Page 19: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

CAIXA DO LPC (METADE SUPERIOR)

ROTOR DA CAIXA DO LPC

ED C

CAIXA DO LPC (METADE INFERIOR)

CONJUNTO DA ESTRUTURA DIANTEIRA DO COMPRESSOR DE BAIXA PRE

CONJUNTO DA ESTRUTURA DIANTEIRA DO COMPRESSOR DE BAIXA PRE

A estrutura dianteira é uma importante estrutura que oferece suporte para o rotor do Ldianteira do rotor do HPC através dos mancais No. 1B, No. 2R e No. 3R. A estruturauma trajetória de fluxo de ar entre a admissão do LPC e do HPC. As provisões de modianteiro estão localizados nas posições 3 horas e 9 horas da estrutura dianteira. Duaincluídas na caixa externa da estrutura para montagem dos sensores de temperatura dT25 e do sensor de pressão do HPC P25. Os sensores fornecem informações de contde gerenciamento de combustível. A estrutura dianteira é feita de fundição de aço de alta resistência. Seis montantes radafastamento igual são usados entre o cuto e a caixa externa para fornecer suporte ao cportas de válvula de derivação de posição variável estão localizadas na parede externdescarga do LPC. A estrutura dianteira contém o cárter A do motor, que inclui um mancal de encosto (1roletes (2R) que sustentam o rotor do LPC, e um mancal de rolete (3R) que sustenta adianteira do rotor do HPC. O suprimento de óleo lubrificante e linhas de retorno paradirigidos dentro dos montantes da estrutura. A caixa de engrenagens de admissão estcárter A com o eixo de acionamento radial se estendendo para for a através do montaposição 6 horas.

Detalhes de Construção do LM6000

STRUTURA IANTEIRA DOOMPRESSOR

SSÃO

SSÃO PC e extremidade também forma ntagem do motor

s almofadas estão e admissão do HPC role para o sistema

iais com ubo interno. Doze a para a purga de

B) e os mancais de extremidade o cárter A á localizada no nte localizado na

2-19

Page 20: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

CAIXA DO HPC (METADE SUPERIOR)

ROTOR DO HPC

CAIXA DO HPC (METADE INFERIOR)

CONJUNTO DO COMPRESSOR DE ALTA PRESSÃO (HPC)

CONJUNTO DO COMPRESSOR DE ALTA PRESSÃO O HPC LM6000 é um compressor de fluxo axial de 14 estágios. Ele incorpora VIGVs e estatores variáveis nos estágios 0-5 para fornecer uma operação sem estól e alta eficiência durante toda a partida e operação. As provisões para ar de purga usado pelos clientes se encontram disponíveis no estágio 8 e na descarga do compressor. O ar de purga e ar de descarga do compressor do sétimo e undécimo estágio são extraídos para resfriamento e pressurização dos componentes do motor e do cárter do mancal. O ar de descarga do compressor também é usado para purgar o sistema de injeção de vapor do combustor.

Detalhes de Construção do LM6000 2-20

Page 21: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

ROTOR DO HPC O rotor do HPC é um conjunto preso por parafusos de cinco elementos importantes que consiste de um disco do estágio 1, um disco do estágio 2 com um eixo dianteiro integral, carretel dos estágios 3 a 9, um disco no estágio 10, e carretel nos estágios 11 a 14 com um eixo traseiro integral. Esses elementos estruturais são conectados através de juntas totalmente rebaixados no estágio 2 e estágio 10. As palhetas dos estágios 1 e 2 são individualmente retidas nas ranhuras axiais de cauda de andorinha, e as palhetas restantes são presas nas ranhuras circunferenciais de cauda de andorinha. Essas características permitem a reposição individual das palhetas do estágio 1 sem que seja preciso desmontar o rotor. As palhetas do estágio 1 são encapadas a meio vão no sentido de reduzir o esforço vibratório. Todas as demais palhetas são montadas em cantiléver a partir da estrutura do rotor.

ESTATOR DO HPC O estator do HPC consiste de uma caixa de estator fundida que contém as palhetas do estator do compressor. As aletas diretries de admissão e as aletas dos estágios de 1 a 5 podem ser giradas em torno do eixo dos seus munhões de montagem para variar a inclinação dos aerofólios na trajetória de fluxo do compressor. Os aerofólios das aletas nos demais estágios são estacionários. Todas as aletas fixas e variáveis não são intercambiáveis com outros estágios para evitar a montagem incorreta. O revestimento é dividido ao longo da linha divisória horizontal para facilidade de montagem e manutenção. As aletas diretrizes de admissão e os anéis de ajustagem das aletas dos estágios 1 e 2 também sustentam os selos interestágios do rotor. Os anéis de ajustagem são projetados para permitir a remoção de qualquer das metades do revestimento do compressor. Existem 14 estações axiais fornecidas para inspeção das palhetas e aletas por boroscópio.

Detalhes de Construção do LM6000 2-21

Page 22: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

ABERTO

FECHADO FECHADO ANEL DE ATUAÇÃO

ABERTO

A R

CONJUNTO DE ALE

O conjunto de VSV é VSV, anéis de atuação A posição da aleta do seja projetado para ótioperar a velocidades mpodem consumir todosituação limitando a pbaixas e mundando a c Isto é feito com dois aatuador usa um LVDTprojetado para forneceposição da VSV por mvelocidade corrigida d

TUADO

FECHADO

ABERTO

CONJUNTO DE ALETAS DO ESTATOR VARIÁVEL

TAS DO ESTATOR VARIÁVEL parte integral do estator do HPC, consisitindo de dois atuadores e alavancas de e conexões para cada estágio de VSV.

estator é vital para uma operação estável e eficiente do motor. Embora o HPC ma eficiência aerodinâmica a força total e velocidade toal, ele também necessita ais baixas. Em velocidades mais baixas, os últimos estágios do compressor não

o ar fornecido pelos primeiros estágios. Os estatores variáveis acomodam esta roporção de compressão dos cinco primeiros estágios do compressor a velocidades ompressão a velocidades mais elevadas.

tuadores hidráulicos, uma na posição 3 horas e outro na posição 9 horas. Cada para feedback de posição para o sistema de controle. O sistema de controle é r excitação e condicionamento de sinal para ambos os LVDTs e para controlar a eio de programação de loop fechado da posição do atuador da VSV baseado na o rotor HP (XN25R) e da temperatura de admissão (T25).

Detalhes de Construção do LM6000 2-22

Page 23: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

CONJUNTO DA ESTRUTURA TRASEIRA DO COMPRESSOR

CONJUNTO DA ESTRUTURA TRASEIRA DO COMPRESSOR O conjunto da estrutura traseira do compressor (CRF) conecta o flange da carcaça do compressor com o conjunto de bocal de turbina de alta pressão e consiste de uma caixa externa, 10 montantes, e alojamentos dos cárteres B e C. A caixa externa sustenta o combustor, os coletores e bocais de combustível, dois detectores de chama ultravioleta para detecção de chama, um acelerômetro, e um sensor T3 de temperatura de descarga do HPC. O cubo fornece o suporte para um mancal de encosto (4B) e dois mancais de roletes (4R e 5R) para sustentar a seção central do sistema do rotor HP. As cargas axiais e radiais dos mancais e uma parte da carga do bocal do primeiro estágio são transmitidas através do cubo e 10 montantes radiais para a caixa. O cubo, os montantes, e carcaça externa são de uma única peça fundida. A peça fundida é soldada no anel estampado e aparafusado na caixa posterior. Isto serve como a trajetória de carga estrutural entre a carcaça do compressor e a caixa do estator da HPT. Sete orifícios de boroscópio são fornecidos para inspeção do combustor, pré-misturadores, e HPT. As linhas de serviço dos cárteres B e C são contindas nos e passam pelos montantes da CRF.

Detalhes de Construção do LM6000 2-23

Page 24: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

E BOCAL DA TURBINA DO PRIMEIRO ESTÁGIO

CONJUNTO CA Turbina a Gmontados exteduplo, dependtambém podemcombustão é ptemperatura detodas as condi

COMBUSTOR

Os elementos ca emissão de fduração de quede temperaturacombustível-acarbono que p

STRUTURA TRASEIRA DO COMPRESSOR

COMBUSTOR ANULAR

CONJUNTO COMBUSTOR

OMBUSTOR ás LM6000 us um combustor anular singular e é fornecido com 30 bocais de combustível rnamento para combustível distilado líquido, combustível de gás natural, ou combustível endo do sistema de combustível especificado pelo cliente. Os sistemas de combustível

ser equipados para injeção de água ou vapor para supressão de NOx. Este sistema de rojetado para alto desempenho que tem consistemente demonstrado fatores padrões de saída baixas, perda de pressão baixa, pouca fumaça e alta eficiência de combustão em

ções de operação.

ANULAR SINGULAR haves do combustor anular singular são as camisas interxas e externas de anel cilíndrico;

umaça baixa, o design de cúpula espiralada e a pouca duração de queima. A pouca ima reduz o consumo de ar de resfriamento da camisa, o que melhora o fator do padrão de saída e o perfil. O design de cúpula espiralada serve para enfraquecer a mistura de

r na zona primária do combustor. Isso elimina a formação de fumaça visível de alto ode resultar de uma forte queima nesta zona.

Detalhes de Construção do LM6000 2-24

Page 25: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

EXCITADOR DA IGNIÇÃO

PLUGUE DO IGNITOR

CABO DE ENERGIA ELÉTRICA CABO DA IGNIÇÃO

SISTEMA DE IGNIÇÃO

SISTEMA DE IGNIÇÃO O Sistema de Ignição produz faíscas de alta energia que incendem a mistura de combustível-ar no combustor durante a partida. O sistema consiste de um ignitor de faísca de alta energia, um excitador de ignição de capacitador-descarga de alta energia, e um cabo de interconexão. Um sistema de ignição redundante que substitui um plugue na extrutura traseira do compressor também se encontra disponível. Os cabos de ignição fazer a interconexão diretamente entre os excitadores e ignitores montados no conjunto, que são montados na estrutura traseira do compressor do motor. Durante a seqüência de partida, o combustível é incendido pelo ignitor, que é energizado pelo excitador de ignição. Quando a combustão se torna auto-sustentável, o ignitor é desenergizado.

Detalhes de Construção do LM6000 2-25

Page 26: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

LATA DE RESFRIAMENTO

PARAFUSO

JUNTA

SENSOR DE CHAMA

DISPORE

SUPORTE DO SENSDE CHAMAS

ESTRUTURA TRADO COMPRESS

SENSORES DE CHAMA

SENSORES DE CHAMA Um sensor de chama ultravioleta detecta a presença, ou perda, de chama no simotor para o uso de lógica do sistema de controle do motor em seqüência e m O hardware sensor de chamas consiste de dois conjuntos sensores ultravioletavisora de chama montados em dois orifícios na estrutura traseira do compresssão equipados com latas de resfriamento e cabos integrais que são conectadoscondicionador de sinal fornecido pelo montador. O ar de resfriamento para o montador e deve ser mantido ligado por um mínimo de 30 minutos após uma

Detalhes de Construção do LM6000

SUPRIMENTO/TUBO DEAR DE RESFRIAMENTO

SITIVO DE AR DE SFRIAMENTO

OR

SEIRA OR

stema de combustão do onitoração.

e dois conjuntos de janela or. Os sensores de chama diretamento com o sistema é fornecido pelo parada normal.

2-26

Page 27: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

D

CON

CONJUNTO DE TURBINA DE A

P

BOCAIS DO ESTÁGIO 1 P 1

A HPT LM6000 é uma turbina desistema de HPT consiste do rotor motor do HPC puxando energia d

ROTOR DA HPT O conjunto de rotor da HPT consicônico com cobertura, um protetotraseiro são montados no rotor darotor. Uma porca e tubo de pressãinterna. Os discos e palhetas do rcompressor. Este ar é direcionadoparte do sistema de selo dianteiro O design de disco/eixo do estágiounidade de peça única. O torque na extremdade dianteira do disco/cauda de andorinha no disco. O dtorque para o disco do estágio 1. pressão do acoplamento integral. andorinha no disco. As palhetas da turbina resfriadas ipalhetas são resfriados pelo ar de aerofólio.

ALHETAS DO ESTÁGIO

etalhes

JUNTO

LTA P dois esHPT e a corren

ste do dr térmic HPT e o de ac

otor são para a

.

1 combé transmeixo. Aisco doUm fla As palh

nternamdescarg

ROTOR H

de C

DE T

RE

P 2B 2

tágios bte d

iscoo, efornopl res cav

inaitids pa estánge eta

enta do

ALHETAS DO ESTÁGIO

onstrução do LM60

URBINA DE ALTA PR

SSÃO os resfriada por ar cocais do estágio 1 e a trajetória de gás q

do estágio 1 e eixo um disco do estágioecem cavidades resfamento integral é usfriados por um fluxoidade interna do rot

o eixo dianteiro e do para o rotor do colhetas do estágio 1 gio 2 incorpora um

posterior sustenta o s do estágio 2 se enc

e são usadas em am compressor saindo

OCAIS DO ESTÁGIO

00 2-27

ESSÃO

om demonstração de alta eficiência. O estágio 2. O conjunto da HPT aciona o uente.

integral, um espaçador de impulsor 2. Os selos de ar giratórios dianteiro e riadas por ar em volta do sistema do ado para formar e selar a cavidade contínuo de ar de escape do

or pelas aletas do difusor que fazem

isco do estágio 1 do rotor em uma mpressor através de uma estrina interna se encaixam nas ranhuras axiais de flange no lado dianteiro para transmitir selo de ar posterior e a porca e tubo de aixam nas ranhuras axiais de cauda de

bos os estágios. Ambos os estágios de pela haste da palheta para dentro do

Page 28: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

O espaçador do impulsor em forma de cone serve de suporte estrutural entre os discos da turbina. O espaçador também transmite torque do disco do estágio 2 para o disco do estágio 1. O protetor térmico em forma catenária forma a parte externa da cavidade de ar de resfriamento do rotor da turbina e serve como a parte rotativa do selo da trajetória do gás interestágio.

FUROS DE ALETA EXTR PONTA “SQUEALER”

ORIFÍCIOS DE PONTA S

TAMP

PALHETA DE ATAQUE

PONTA “SQUEALE

T

PLATAFORMA DE PALHETAS

HASTE DE PALHETAS

ESTRIAS DE CAUDA DE ANDORINHA

PALHETA DE ATAQUE

RESFRIAMENTO DA PALH

RESFRIAMENTO DA PALHETA DE TURB

Palhetas da Turbina de Alta Pressão do Estágdentro da CRF são internamente resfriadas codirecionado pelo disco da turbina para as raízhaste para as passagens de serpentina dentro pela ponta e pelos furos de aletas na extremidisolante sobre a superfície do aerofólio atravée pelos orifícios da extremidade de fuga do a

Detalhes de C

EÇÃO A-A

A

ORIFÍCIOS DEDE AR DO A

ESTÁGIO 1

R”

SEÇÃA

ORIFÍCIODE AR D

ESTÁGIO

ETA DE TU

INA DE Aio 1 – As pm ar de dees da palheda seção doade de ataqs dos orifíc

erofólio.

onstrução

ORIFÍCIOS DA EMIDADE DE FUGA

PALHETA DA EXTREMIDADE DE FUGA ENTRADA

EROFÓLIO

ORIFÍCIOS DE DESCARGA DE AR

O B-B

AMP

SUPERFÍCIE DE ACASALAMENTO

PALHETA DA EXTREMIDADE DE FUGA S DE ENTRADA

O AEROFÓLIO 2

RBINA DE ALTA PRESSÃO

LTA PRESSÃO alhetas da turbina do primeiro estágio contidas scarga do HPC. O ar de descarga do HPC é ta, passando pelos orifícios de admissão na aerofólio da palheta. Este ar finalmente sai ue das palhetas, onde ele forma um filme ios na tampa na extremidade externa da palheta

do LM6000 2-28

Page 29: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

Palhetas da Turbina de Alta Pressão do Estágio 2 – Como a corrente da trajetória do gás quente é mais fria quando chega às palhetas da turbina do segundo estágio, o resfriamento requerido para manter uma termperatura de metal adequada não é tão grande como no primeiro estágio. As palhetas do segundo estágio são, portanto, apenas resfriadas por convexão. O ar passa pelas passagens dentro da seção do aerofólio e é descarregado apenas nas pontas das palhetas.

ESTÁGIO 11 AR PARA DENTRO E

ASALIÊNCIA DO TUBO DE AR

ACOLAR

INSERTO TRASEIROORIFÍCIOS DE AR DE RESFRIAMENTO

ORIFÍCIOS DE AR DE RESFRIAMENTO

ORIFÍCIOS DE PONTAE

INSERTO

COVINHASRED ORIFÍCIOS

RE

Bocapa O amandescinteloca

ANHURAS DA XTREMIDADE E FUGA

DE PONTA

FAEXTE

EXTREDE

ORIFÍCEXTREM

DE F

INTEXT

DINSERTO DIANTEIRO

ORIFÍCIOS DE AR DE RESFRIAMENTO

ESTÁGIO 11 AR PARA DENTRO

ESTÁGIO 1

RESFRIAMENTO DO BOCAL DA TURB

SFRIAMENTO DO BOCAL DA TURBINA DE ALTA

al do Estágio 1da HPT – O bocal do estágio 1da HPTrafusados a um suporte de bocal conectado ao cubo da

r descarregado do compressor é usado para resfriar as ter as temperaturas dos metais dentro dos níveis requearga do estágio 11 entra pela parte de cima e de baixo

rnamente e é então descarregado por vários orifícios elizados de modo que o ar forma um filme isolante sob

Detalhes de Construção d

COVINHAS DAXTREMIDADE

DE FUGA

COBERTUR

R

F

I

U

F

RE

a

o

STÁGIO 11 R PARA DENTRO

IXA NA DA

MIDADE UGA

OS DA IDADE GA

AIXA ERNA DA EMIDADE FUGA

AR DE RESFRIAMENTO DO PROTETOR TÉRMICO DO ROTOR DO HPT

ESTÁGIO 2

INA DE ALTA PRESSÃO

PRESSÃO consiste de 23 segmentos de duas aletas CRF.

letas do bocal e bandas de suporte para ridos para uma vida útil prolongada. O ar de de cada aleta. O ar resfrias as aletas ranhuras pequenos estrategicamente re toda a superfície das aletas.

LM6000 2-29

Page 30: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

Bocal do Estágio 2 da HPT—O conjunto de bocal do estágio 2 da HPT consiste de segmentos de bocal do estágio 2, anéis de ajustagem e suportes de anéis de ajustagem dos estágios 1 e 2 da HPT, suporte do estator da HPT (caixa), e selos interestágios. Existem 24 pares de segmentos de bocal-aleta. As aletas do bocal são resfriadas internamente pelo ar do Estágio 11 do HPC. Os bocais do estágio 2 são sustentados pelo suporte de anéis de ajustagem do estágio 1. Eles também são aparafusados à perna dianteira do suporte de anéis de ajustagem do estágio 2, que é conectado por um flange à parede estrutural externa. O sistema de anéis de ajustagem do estágio 1 apresenta suportes segmentados e segmentos de anéis de ajustagem para manter o espaçamento da turbina. Os anéis de ajustagem da turbina formam uma parte da trajetória de fluxo aerodinâmico externo através da turbina. Eles ficam axialmente alinhados com as palhetas da turbina e forma um selo de pressão para minimizar vazamento de gás HP em torno das pontas das palhetas. O selo interestágio é composto de seis segmentos aparafusados no flange interno dos segmentos do bocal. A superfície de selagem consiste de um selo de colméia de dois passos que se acopla com o protetor térmico giratório. O selo interestágio é projetado para minimizar o vazamento do fluxo de gás principal em torno dos bocais de 2 estágios.

ACAIXA DO ESTATOR DA TURBINA

CONJUNTO DE TURBIN

CONJUNTO DE TURBINA DE BAIXA PRESSÃ

A LPT aciona o LPC e dispositivo de carga usandoenergia. Os principais componentes do módulo dacinco estágios sustentado pelos mancais No. 6R e estator e os mancais No. 6R e No. 7R.

Detalhes de Const

ROTOR DA TURBIN

A DE BAIXA PRESSÃO

O o fluxo de gás de descarga do combustor como LPT so um estator de cinco estágios, um rotor de No. 7R, e uma TRF fundida sustentando a carcaça do

rução do LM6000 2-30

Page 31: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

ROTOR DA LPT O conjunto de rotor da LPT aciona o LPC pelo eixo intermediário LP e aciona uma carga pelo eixo intermediário ou a partir de um adaptador de acionamento posterior na traseira do rotor da LPT. O conjunto do rotor da LPT consiste de cinco estágios de discos com palhetas e um sub-conjunto de eixo. O rotor é sustentado pelos mancais No. 6R e No. 7R no cárter D e E da TRF. Cada estágio de rotor da LPT consiste de um sub-conjunto de disco de palheta com um dico, palhetas de turbina, retentores de palhetas, selos de ar interestágio, parafusos de montagem, e pesos de equilíbrio. Flanges integrais em cada disco fornecem orifícios de parafuso para montagem na área de baixo esforço do disco. Os retentores de palheta prendem as palhetas da turbina nas ranhuras axiais de cauda de andorinha. O conjunto do eixo de turbina é um cone de torque acoplado ao eixo intermediário através de uma estria e é aparafusado nos flanges do disco da turbina do estágio 2 e estágio 3. Ele também fornece o munhão para o selo de ar-óleo do cárter D e E e para as interfaces dos mancais No. 6R e No. 7R. A parte rotativa do sistema de pistão de equilíbrio é montada no eixo, na parte posterior dos selos do mancal No. 7R. Além disso, a estria do eixo posterior fornece o acionamento da carga de saída da traseira pelo adaptador de acionamento posterior. O motor é equipado com dois sensores de velocidade tipo relutância, montados na estrutura traseira da turbina nos montatnes No. 2 e No. 9. Estes sensores detectam e medem a freqüência de passagem de dentes de um anel de sensor dentado para o eixo do rotor da LPT. Cada sensor possui um cabo integral, que termina no painel elétrico No. 4.

ESTATOR DA LPT O conjunto do estator de cinco estágios consiste de uma carcaça de peça única com 360° de conicidade, cinco estágios de anés de ajuste de pontas intertraváveis, e um coletor de restriamento externo da caixa da LPT de 12 segmentos. Os segmentos resfriados a ar do bocal do primeiro estágio com um selo de equilíbri de pressão tipo parafuso, quatro estágios adicionais de segmentos de bocal com selos interestágio tipo parafuso, e orifícios para instrumentação e boroscópio também fazem parte do conjunto de estator. A carcaça da LPT é a estrutura de carga entre a caixa do estator da HPT e a TRF. A carcaça contém flanges internas usinadas que fornecem ganchos para sustentar os segmentos do bocal e batentes para assegurar o alinhamento e assentamento do bocal. Os orifícios para inspeção por boroscópio são fornecidos no lado direito, de trás olhando para a frente (ALF) das posições 02:30 a 04:30 nos estágios 1, 2 e 4 do bocal. As aletas do bocal do estágio 1 fornecem capacidade para instrumentação de admissão da LPT. Oito sondas termopar separadas protegidas com cromel-alumel (tipo K) estão instaladas na caixa do estator da LPT para detectar a temperatura de admissão da LPT. Cada sensor de elemento duplo T48 lê uma média dos dois elementos para um total de oito leituras de controle. Dois chicotes flexíveis, cada um conectado com quatro das sondas, são conduzidas para os conectores no painel elétrico No. 4. O motor também possui uma sonda de pressão total de gas de admissão da LPT (P48) localizado no lado direito da caixa do estator da LPT.

Os selos minimizam o vazamento de ar em volta das extremidades internas dos bocais, e os anéis de ajustagem minimizar o vazamento de ar sobre as pontas das palhetas da turbina.

Detalhes de Construção do LM6000 2-31

Page 32: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

TRF (ESTRUTURA TRASEIRA DA TURBINA)

CONJUNTO DE ESTRUT

CONJUNTO DE ESTRUTURA TRAS

A estrutura traseira da turbina (TRF) é uma peçescape da turbina a gás e a estrutura de suporte impulsionamento do rotor da LPT, o eixo do rotmontantes radiais funcionam como aletas diretrpara o difusor de escape para melhor desempenpara os cárteres D e E e os sensores de velocidapelos montantes. O sistema de equilíbrio de impulsionamento doimpulsionamento axial no mancal de encosto Npistão de equilíbrio é montado no cubo da TRF.montantes da TRF para gerar a necessária cargarotor.

SISTEMA DE PISTÃO DE EQUILÍBRIO DO RUm sistema de pistão de equilíbrio foi incluído de impulsionamento no mancal No. 1B. Essas ccom a força de rendimento. As cargas axiais dide ar do pistão de equilíbrio para manter as carg O sistema de pistão de equilíbrio consiste do disequilíbrio, seus selos correspondentes, e a cavidcavidade é pressurizada pelo ar de purga do HPmontada externamente na TRF. A carcaça do p

Detalhes de Con

PISTÃO DE EQUILÍBRIO DE EMPUXO

URA TRASEIRA DA TURBINA

EIRA DA TURBINA

a única fundida que fornece a trajetória do fluxo de para os cárteres D e E, o conjunto de equilíbrio de or da LPT, e o adaptador de acionamento posterior. Dez izes de saída para direcionarem o fluxo de ar de escape ho. O suprimento de óleo lubrificante e linhas de retorno de do rotor da LPT (XNSD-A e XNSD-B) são passados

rotor da LPT é projetado para manter a carga de o. 1B dentro dos limites projetados. O selo estático do O ar de purga do HPC do estágio 11 é passado por três axial pelo sistema de equilíbrio de impulsionamento do

OTOR DE BAIXA PRESSÃO na extremidade posterior do motor para controlar a carga argas são impostas pelo LPC e LPT e variam de acordo

anteiras são aplicadas variando a pressão de ar na cavidade as de impulsionamento dentro da capacidade do mancal.

co de pistão de equilíbrio, da carcaça do pistão de ade em forma de cúpula formada por essas peças. Esta C do estágio 11, controlado por uma válvula modulante istão de equilíbrio é conectada ao cubo interno posterior

strução do LM6000 2-32

Page 33: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

da TRF, e o disco do pistão de equilíbrio é conectado ao eixo da LPT. O impulsionamento é monitorado por uma sonda de pressão total (P48) e uma sonda de pressão estática (PS55).

BOMBA DE ÓLEO LUBRIFICANTE DO MOTOR EIXO DE ACIONAMENTO RADIAL

UNIDADE DE CONTROLE DE GEOMETRIA VARIÁVEL MOTOR DE PARTIDA

HIDRÁULICA

BOMBA DE COMBUSTÍVEL (NÃO USADA)

BOMBA HIDRÁULICA DO ATIVADOR DE COMBUSTÍVEL

(NÃO MOSTRADO) CAIXA DE ENGRENAGENS

DE TRANSFERÊNCIA

CAIXA DE ENGRENAGENS DOS ACESSÓRIOS

CAIXA DE ENGRENAGENS DOS ACESSÓRIOS A partida do motor, lubrificação e monitoração do eixo do rotor HP são feitos pelos acessórios montados na caixa de engrenagens dos acessórios (AGB). A AGB é montada embaixo do gerador de gás na estrutura dianteira do compressor. O motor de partida hidráulica está encaixado no lado posterior da caixa de engrenagens que aciona a caixa de engrenagens de transferência, o eixo de acionamento radial, e a caixa de engrenagens de admissão no cárter A para girar o rotor do HPC. Os seguintes acessórios também podem ser montados na AGB:

Motor de partida hidráulica Unidade de controle de geometria-variável Bomba de óleo lubrificante do motor Bomba de óleo hidráulica da válvula de medição de combustível Dois conversores de velocidade magnéticos (XN25-A e XN25-B) Eixo de acionamento radial

Detalhes de Construção do LM6000 2-33

Page 34: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

Detalhes de Construção do LM6000

MÁXIMO LIMITE

CÂMARA DE COMBUSTÃO

MMARCHA LENTA MARCHA LENTA SÍNCRONA

PARÂMETROS DE OPERAÇÃO DO MOTOR

PARÂMETROS DE OPERAÇÃO DO MOTOR

Os principais componentes do motor, sensores, e parâmetros de operaçãoacima. Os sensores montados no motor são apresentados nos dados de suprimede regulador de combustível e de seqüência serão discutidos na seção Si– Interfaces do Operador de Sistemas. Os algorítimos de software independente controlam as aletas de diretrizessistema de controle de motor desligado. Os componentes das VG são pohidráulicos com LVDTs para feedback de posição para o sistema de controhidráulico para os sistemas VG é derivada do sistema de óleo lubrificante seção do Sistema de Óleo Lubrificante da Turbina.

ÁXIMA FORÇA BASE

2-34

OPERACIONAL

importantes são ilustrados

nto do gráfico para os sistemas stema de Controle de Turbina

de admissão, VBVs e VSVs no sicionados por atuadores eletro-le. A pressão de suprimento da turbina e será discutida na

Page 35: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

LEGENDA

VELOCIDADE DO XN25 RPM K

TEMPO (MINUTOS)

MODOS DE PARADA DO MOTOR

MODOS DE PARADA DO MOTOR

A paralisação pode ser iniciada pelo operador ou provocada por condições operacionais do motor a qualquer momento durante os modos de partida ou operação. O código de software do LM6000 relaciona mais de 130 condições de motor, gerador e sub-sistema que possam causar uma paralisação. As cinco seqüências de paralisação programada que podem ocorrer quando se inicia uma paralisação são as seguintes:

1) Travamento de Parada Rápida sem Acionamento (FSLO)

2) Parada Rápida com Acionamento (FSWM)

3) Travamento de Resfriamento (CDLO)

4) Desaceleração Devagar para Carga Mínima (SML)

5) Desaceleração Rápida para Marcha Lenta (SDTI) Os diagramas a seguir ilustram as cinco registros de velocidade XN25 de seqüências de paralisação versus tempo.

Modos de Paralisação da Turbina 2-35

Page 36: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

TRAVAMENTO DE PARADA RÁPIDA SEM ACIONAMENTO (FSLO) Um FSLO automaticamente dá início às seguintes ações:

As válvulas de combustível (e válvulas de água ou vapor, se for o caso) se fecham

O disjuntor da unidade abre.

As aletas de diretrizes de entrada variáveis se fecham.

As portas das válvulas de purga variáveis ficam abertas (fechadas depois durante o acostamento).

O sistema de ignição e o acionador são desativados.

Os alarmes XN2, XN25, XNSD e de pressão de óleo são desviados. Quando esses passos são completados, as válvulas de dreno e ventilação são abertas, os alarmes, intertravas e os cronômetros de seqüência de partida são reajustados, e o medidor de tempo em operação é desligado.

PARADA RÁPIDA COM ACIONAMENTO (FSWM) Uma FSWM automaticamente dá início a um FSLO, e em seguida o acionador é ativado por 25 minutos quando o XN25 atinge 1700 RPM.

TRAVAMENTO DE RESFRIAMENTO (CDLO) Um CDLO automaticamente dá início às seguintes ações:

A energia é retardada para carga mínima (marcha lenta síncrona).

Desatovação de vapor/água e disjuntor de disparo da unidade.

A velocidade do rotor de alta pressão diminui para aproximadamente 8400 rpm por 5 minutos.

O acionador é ativado por 20 minutos quando o XN25 cai para 1700 RPM.

Se o reajuste eliminar a paralisação durante o período de resfriamento, então o CDLO é abortado.

NOTA: Se o combustível de nafta for usado, o CDLO é substituído pela FSWM.

Modos de Paralisação da Turbina 2-36

Page 37: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

DESACELERAÇÃO DEVAGAR PARA CARGA MÍNIMA (SML) Uma desaceleração devagar para carga mínima (carga mín.) é uma desaceleração controlada a uma taxa que permita todas as programações do motor e resfriamento do motor a serem mantidas a uma taxa controlada. Ao invés de fazer a desaceleração total até a marcha lenta, o motor desacelera até o ponto de carga mínima. Isto permite a condição a ser investigada sem requere uma paralisação. Uma SML automaticamente inicia as seguintes ações:

Queda de carga rápida para carga mínima em 20 segundos.

Se o problema ainda persistir após 3 minutos, faça então um CDLO. NOTA: Se o combustível de nafta for usado, a SML é substituída pela FSWM.

DESACELERAÇÃO RÁPIDA PARA MARCHA LENTA (SDTI) A desaceleração rápida para marcha lenta é uma desaceleração imediatamente rápida (máx. taxa de desaceleração) para marcha lenta seguinda de uma pausa de 10 segundos e depois a paralisação. A desaceleração rápida oferece uma maneira mais controlada e ordenada de parar o motor do que uma desativação imediata da energia. A pausa de 10 segundos em marcha lenta normal permite que várias programações do sistema do motor, como as aletas diretrizes de entrada variáveis (VIGVs) e válvulas de purga variáveis (VBVs) atinjam a sua condição estabilizada antes da ocorrência de parada. Uma SDTI automaticamente inicia as seguintes ações:

A energia é imediatamente reduzida para a marcha lenta normal, fazendo com que o motor desacelere o mais rapidamente possível.

Dez (10) segundos após atingir a marcha lenta normal e depois FSLO.

NOTA: Se o combustível de nafta for usado, a SML é substituída pela FSWM.

Modos de Paralisação da Turbina 2-37

Page 38: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

FLUXO DE AR DO MOTOR

FLUXO DE AR DO MOTOR

O ar penetra no motor na admissão das aletas diretrizes de admissão variáveis (VIGVs) e passa para dentro do compressor de baixa pressão (LPC). O compressor de baixa pressão comprime o ar a uma taxa de aproximadamente 2,4:1. O ar saindo do compressor de baixa pressão é direcionado para o compressor de alta pressão (HPC) e é regulado em marcha lenta e baixa potência por válvulas de derivação variáveis (VBVs) distribuídas na passagem de fluxo entre os dois compressores. O fluxo de ar no HPC de 14 estágios é regulado pelas VIGVs e cinco estágios das aletas do estator variável (VSVs). A taxa de compressão do HPC é de aproximadamente 12:1. O ar de descarga e de purga do estágio 8 do HPC são extraídos, conforme necessário, para controle de emissões. O ar de descarga do compressor é então direcionado para a seção do combustor. O ar entrando no combustor é misturado com o combustível e incendido. Quando a combustão se torna auto-sustentável, o ignitor é desenergizado. Os gases de combustão então passam para a turbina de alta pressão (HPT). Os gases quentes de combustão são então direcionados para a HPT, que aciona o HPC. Os gases de escape saem da HPT e entram na turbina de baixa pressão (LPT), que aciona o LPC e a carga de rendimento. Os gases de escape passam pela LPT e saem pelo duto de escape.

Fluxo de Ar do Motor 2-38

Page 39: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

TURBINA DE BAIXA PRESSÃO

(5 ESTÁGIOS) COMBUSTOR

COMPRESSOR DE BAIXA PRESSÃO

(5 ESTÁGIOS)

TURBINA DE ALTA PRESSÃO (2 ESTÁGIOS)

C

MODELOS LM6000 (PA, PB, P

LM6000 PA O motor padrão original, chamado de era o padrão de LM6000 oferecidoaproximadamente a 40 MW em cond

OMPRESSOR DE ALTA PRESSÃO(14 ESTÁGIOS)

LM6000 TÍPICO

C, PD E SPRINT)

e LM6000 PA, foi introduzido pela primeira vez no campo em 1992 até meados de 1998. O LM6000 PA foi classificado ições ISO.

Modelos LM6000 PA-PB 2-39

Page 40: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

PRÉ-MISTURADORES (DE DOIS COPOS E

TRÊS COPOS) DEFLETOR EXTERNO

DIFUSOR DE DESCARGA DO COMPRESSOR CAMISA

EXTERNA

BOCAL HPT

CONJUNTO DO CAPÔ CAMISA

INTERNA

CONJUNTO DE CÚPULA

CÂMARA DE COMBUSTÃO DLE

LM6000 PB O LM6000 PB era o LM6000 PA modificado com o Sistema de Combustão de Emissão Baixa Seca (DLE). Este modelo foi introduzido em meados de 1990 e foi oferecido até aproximadamente meados de 1998. Os bocais de combustível e da câmara de combustão anular no DLE foram reprojetados. Com este novo design, a câmara de combustão anular é mantida a uma temperatura constante em qualquer ajuste de potência do LM6000 PB. Esta temperatura constante reduz as emissões de NOX sem ser necessário aplicar injeção de água ou vapor.

Modelos LM6000 PA-PB 2-40

Page 41: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

SECIONAMENTO DO LM6000 PC/PD

LM6000 PC O LM6000 PC derivou do LM6000 PA, e foi introduzido pela primeira vez em meados de 1998, e incorpora modificações de design para o LPC, HPC, LPT, sistema de pistão de equiilíbrio e sistema de combustível. O LPC utiliza aletas de estator reprojetadas. A carcaça do HPC foi reprojetada para acomodar a purga do estágio 8 para resfriamento da LPT. O ar de purga do estágio 11 foi usado no LM6000 PA. A LPT possui expansão de escape e extração de potência adicional devido às modificações feitas na carcaça, palhetas does estágios 3 a 5, discos e aletas dos estágios 4 e 5, e estrutura traseira da LPT. Um coletor de resfriamento usando ar de descarga do LPC resfria a carcaça da LPT. Estruturalmente, a LPT é maior em diâmetro, ligeiramente mais comprida, e possui 14 montantes ao invés de 10 na estrutura traseira da turbina. Os flanges de saída para ambas as rotas de fluxo interno e externo foram modificados. O sistema de controle de pistão de equilíbrio de empuxo possui uma válvula de controle de equilíbrio de empuxo localizada fora do motor. O ar de purga do compressor do coletor de purga do compressor do estágio 11 deve ser direcionado para a válvula de controle de equilíbrio de empuxo montada na base e a descarga da válvula redirecionada para o coletor do pistão de equilíbrio na estrutura traseira da turbina.

Essas cargas de design aumentar o rendimento de força do eixo em aproximadamente 3,4 MW e eficiência do motor em aproximadamente 2%.

Modelo LM6000 PC 2-41

Page 42: 02-Principios Basicos Da Turbina a Gas

CONJUNTO GERADOR LM6000 CURSO BÁSICO DO OPERADOR

LM6000 PD O LM6000 PD é o LM6000 PC modificado com o Sistema de Combustão de Emissão Baixa Seca (DLE). Este modelo foi introduzido pela primeira vez em meados de 1998. O sistema DLE requer modificações dos bocais de combustível e da câmara de combustão anular. Com este novo design, a câmara de combustão anular é mantida a uma temperatura constante em qualquer ajuste de potência do LM6000 PD. Esta temperatura constante reduz as emissões de NOX sem ser necessário aplicar injeção de água ou vapor. SPRINT

DESEMPENHO DO LM6000

MODELO PC, PDFORÇA DO

EIXO (MW)

MODELO PA, PB

TEMPERATURA AMBIENTE

RENDIMENTO DE FORÇA DO LM6000

LM6000 SPRINT MELHORADO O sistema SPRINT (SPRay INTercooling) é baseado no borrifamento de água atomizada desmineralizada através de bocais para dentro do LPC e do HPC. A água é atomizada por ar de alta pressão do ar de purga do estágio 8. A taxa do fluxo de água é medido através das devidas programações de controle do motor. Nos motores de turbina a ás de alta proporção, como o LM6000, a temperatura de descarga do compressor limita o máximo de força do motor porque o ar de descarga do compressor é usado para resfriar os componentes da seção quente. Quando o borrifamento de água atomizada é injetado na parte da frente do LPC e do HPC, as gotículas de água passam do estado líquido para gasoso. Nesta mudança de estado, as gotículas absorvem muito calor e a temperatura de descarga do compressor fica bastante reduzida. Isto permite que o HPC opere a uma velocidade mais alta e produz mais força sem exceder o limite de temperatura de descarga do T3. A eficiência do Sprint é mais evidente ainda em clima quente. Conforme a temperatura ambiente aumenta, os benefícios de um motor Sprint se tornam maiores. O resultado geral de um sistema Sprint é um maior rendimento e maior eficiência. O motor LM6000 aprimorado com o Sprint é classificado a 47.300 em condições ISO. Isto significa um aumento de 3,9 MW sobre um LM6000 PC sem Sprint.

Modelo LM6000 PC e Sprint 2-42