| SEMEQ e BUNGE uma parceria de SUCESSO! |
Equipamento: Turbo Redutor de Acionamento do Gerador de 11,5 MW 321-TG –601.
Localização: Planta de Ácido Sulfúrico Unidade de Fertilizantes Bunge em Araxá/MG. |
No início do mês de Junho de 2006 ocorreu um distúrbio de processo na planta de Ácido Sulfúrico e teve como conseqüência a alteração dos níveis de vibração do conjunto rotativo Grupo Gerador 321- TG-601 mais evidentemente no ponto do mancal acionado da turbina acoplado com o redutor. O equipamento possui monitoramento on-line com sensores de proximidade instalados no mancal e demonstrava a evolução da tendência vibracional neste ponto indicando um problema que surgiu ou se agravou após o ocorrido.
Foram realizados ensaios mais detalhados utilizando os parâmetros de velocidade, aceleração e filtros nas direções verticais e horizontais e também no sentido axial na carcaça do equipamento, alem da análise de órbita para verificar o comportamento do eixo em relação ao mancal de deslizamento.
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Análise de Órbita
Foi constatado pela SEMEQ anormalidade apenas no mancal da turbina lado acionado com o redutor, este apresentava vibração relevante do eixo em relação ao mancal que variava em torno de aproximadamente 39 microns no sensor de proximidade do canal A e 73 microns no sensor de proximidade do canal B instalados no mesmo mancal defasados de 90º. Foi detectada também uma vibração relevante na carcaça do equipamento no mesmo ponto, apresentando vibração em velocidade com valor global de 2,2 mm/s na direção radial e presença da freqüência fundamental da rotação em 108,4 Hz acompanhados pelos harmônico da rotação.
Através da análise de órbita percebeu-se que os sintomas apresentados eram provenientes do desalinhamento entre o eixo da turbina e do redutor conforme fig. 1, este sintoma também foi identificado após analisar os espetros de velocidade em RMS, onde o desalinhamento foi confirmado pela freqüência de 2 x RPM na direção radial conforme a Fig 2.
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Fig. 1 Espectro de órbita formado no mancal da turbina acoplado com o redutor pelos sensores de proximidade desafasados de 90º entre si demonstrando falha típica de desalinhamento. |
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| Fig. 2 Espectro de Velocidade com presença da fundamental da rotação com harmônica assinalada com duas vezes a freqüência fundamental característica de desalinhamento ou empeno |
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Diagnóstico
Foi recomendada a parada imediata do equipamento para intervenção evitando-se desta forma uma possível quebra da máquina que poderia ser causada pela vibração relevante da turbina. Após a recomendação sugerida foram avaliadas condições gerais da planta e verificou-se que a planta passava por um processo de aumento da capacidade e havia previsão de parada geral prevista para o dia 12 de Junho, este novo quadro exigiu a operação efetiva do Grupo Gerador 321-TG-601 como dos demais equipamentos da planta por mais dez dias de operação e a situação de operação atual do equipamento exigia a parada imediata.
Diante desta necessidade em consenso com a manutenção/operação decidiu-se realizar mudanças operacionais no equipamento de forma que essas mudanças minimizassem os efeitos da vibração causada com sintomas de desalinhamento do eixo. A primeira recomendação previa a redução da rotação de operação da turbina fazendo com que a máquina trabalhasse com a rotação ainda acima da 1º excitação natural critica e abaixo da rotação nominal com o objetivo de impactar a redução do efeito dos vetores das forças que se formavam dependentes do aumento da velocidade, a segunda recomendação contemplava a redução da carga da máquina com a intenção de operar o conjunto com folga entre sua capacidade máxima de produção energética.
Não foi possível a redução da rotação operacional do equipamento sendo realizado apenas a redução da carga do gerador passando a produção de 10,5 MW aproximadamente para até 8,9 MW, com esta mudança após um certo tempo de operação a flutuação da carga gerou resultados surpreendentes reduzindo a vibração no mancal apontada pelos sensores de proximidade no canal A de 39 para 35,6 Microns e no canal B de 73 para 65,7 microns e uma redução de aproximadamente 0,7 mm/s diretamente na harmônica fundamental da rotação característica do defeito monitorado como mostra a fig. 3.
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Fig. 3 Espectro de Velocidade com presença da fundamental da rotação com redução significativa da harmônica assinalada com duas vezes a freqüência fundamental característica de desalinhamento ou empeno |
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A administração destes valores vibracionais se deu até a parada da planta feita prevista para o dia 12 de Junho e foi administrada paralelamente a produção energética do gerador. Com a redução de produção energética foi necessária a utilização da energia fornecida pela concessionária fora do horário de ponta e durante o horário de ponta retornava a produção nominal da maquina, foi constatado que durante o horário de ponta que acontece hoje das 16h30 até as 20h30 os valores se mantinham sem muitas alterações até a queda produtiva estendendo dentro de uma controlada confiabilidade a operação do conjunto até a parada prevista.
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Manutenção Realizada e Constatação da Falha.
Na Intervenção da turbina foi encontrado um parafuso quebrado conforme Fig. 4, 5 e 6 que fazia parte dos parafusos de aperto do acoplamento dos eixos da turbina com o redutor justificando os sintomas encontrados nos espectros dos ensaios realizados.
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Fig. 4 Acoplamento entre os eixos da Turbina e Redutor |
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Fig. 5 Acoplamento entre os eixos da Turbina e Redutor com o um parafuso faltando |
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Fig. 6 Parafuso encontrado quebrado dentro do acoplamento. |
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Conclusão
A produção de ácido sulfúrico foi mantida até a parada da planta por dez dias efetivos até a parada programada prevista sem alteração de produção de acido sulfúrico e sem maiores danos no equipamento além do encontrado demonstrado anteriormente o que não seria possível com esta confiabilidade. |
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