Estudo de vibrações em válvulas de controle de turbinas a vapor (2020)
- Authors:
- USP affiliated author: BARBOSA, JORGE LUCAS COELHO - EESC
- School: EESC
- Sigla do Departamento: SAA
- Subjects: TURBINAS A VAPOR; VÁLVULAS; VIBRAÇÕES DE AERONAVES
- Keywords: Válvulas de controle de vapor
- Language: Português
- Abstract: Turbinas a vapor são responsáveis por grande parte da energia gerada no mundo e possuem aplicações diversas. Com o aumento na demanda por energia e a introdução de fontes alternativas no mercado, são exigidas maior flexibilidade operacional e pressões e temperaturas mais altas na entrada da turbina, com a necessidade de operação em condições diferentes das condições de projeto. Esses requerimentos são críticos para as válvulas de controle de vapor na entrada da turbina, que frequentemente são fonte de ruído e vibrações que podem provocar falhas, causando grandes prejuízos ao operador. O objetivo do presente trabalho é descrever os mecanismos que podem levar à vibração excessiva da válvula de controle e propor soluções que possibilitem sua diminuição. Um modelo em 3D de válvula foi criado para uma turbina a vapor com parâmetros de entrada de 540 ºC, 140 bar e potência 70 MW. A partir de modelos numéricos em CFD com análises em regime permanente, transiente e modelo de fluido compressível e viscoso utilizando o modelo de turbulência k-ε, curvas que relacionam vazão e razão de pressões com a abertura foram obtidas com o objetivo de definir condições críticas de operação. Códigos em Python foram criados para a obtenção de gráficos que relacionam a razão de pressões, a perda de pressão total e o coeficiente de vazão na operação da válvula, enquanto o software Ansys CFX Student Edition foi utilizado para as análises em CFD. Fenômenos do escoamento similares aos descritos na bibliografia e a relação entre vibrações na haste e assimetria do fluxo no difusor foram verificados qualitativamente. Nas condições críticas, pressões e forças na haste foram calculadas, enquanto as frequências naturais da haste foram definidas por meio de uma análise em FEM utilizando o software Ansys Mechanical Student Edition. A combinação entre os resultados da análise em CFD e da análise por FEM foi feita a partirde um modelo massamola-amortecedor, possibilitando o cálculo de um valor para amortecimento a ser introduzido que reduz substancialmente a chance de aumento da amplitude de vibrações provocadas pelo fluxo. No modelo estudado, um amortecimento de 100 Ns/m mantém a amplitude das oscilações axiais da haste menores que 3 mm em uma possível situação de acoplamento das oscilações da haste e do fluido
- Imprenta:
- Place of publication: São Carlos
- Date published: 2020
-
ABNT
BARBOSA, Jorge Lucas Coelho. Estudo de vibrações em válvulas de controle de turbinas a vapor. 2020. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2020. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/ada815c6-9a0c-4b70-9447-bfa91c764ceb/TCC_vers%C3%A3o%20final_JorgeLucas.pdf. Acesso em: 09 maio 2024. -
APA
Barbosa, J. L. C. (2020). Estudo de vibrações em válvulas de controle de turbinas a vapor (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/ada815c6-9a0c-4b70-9447-bfa91c764ceb/TCC_vers%C3%A3o%20final_JorgeLucas.pdf -
NLM
Barbosa JLC. Estudo de vibrações em válvulas de controle de turbinas a vapor [Internet]. 2020 ;[citado 2024 maio 09 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/ada815c6-9a0c-4b70-9447-bfa91c764ceb/TCC_vers%C3%A3o%20final_JorgeLucas.pdf -
Vancouver
Barbosa JLC. Estudo de vibrações em válvulas de controle de turbinas a vapor [Internet]. 2020 ;[citado 2024 maio 09 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/ada815c6-9a0c-4b70-9447-bfa91c764ceb/TCC_vers%C3%A3o%20final_JorgeLucas.pdf
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