Monitoramento de desempenho de sistemas de vácuo de jato de vapor e anel líquido

Condensadores de grandes superfícies são usados ​​em usinas de energia para reciclar o vapor de exaustão e manter o vácuo adequado para a operação ideal da turbina. Vazamentos de vácuo dentro do condensador aumentam a pressão operacional (conhecida como contrapressão da turbina), reduzindo assim a produção e a eficiência da turbina.

Os sistemas de bomba de vácuo são usados ​​para remover o acúmulo de ar e gases não condensáveis ​​dentro do condensador causado por vazamentos (também conhecido como vazamento de ar). A capacidade degradada do sistema de vácuo do condensador terá o mesmo efeito prejudicial no desempenho do condensador que o vazamento excessivo de ar.

Ambos resultam no aumento da pressão do condensador devido a um acúmulo regional de ar e gases não condensáveis ​​que se estendem além da seção de remoção de ar que circunda os tubos que transportam o refrigerante usado para condensar o vapor da turbina. Esse acúmulo, conhecido como armazenamento de ar, degrada a transferência de calor dentro da área.

Normalmente, a curva de desempenho projetada do condensador determina a pressão de entrada do sistema de vácuo. Como o armazenamento de ar ocorre devido ao alto vazamento de ar ou ao baixo desempenho do sistema da bomba de vácuo, o sistema de vácuo ditará a pressão do condensador. Isto significa que o condensador não está mais operando na curva de desempenho projetada, o que pode resultar na diminuição da eficiência operacional da planta, levando a uma menor produção de eletricidade.

Esta relação destaca a importância de monitorar tanto o vazamento de ar quanto a capacidade operacional do sistema de vácuo. Um instrumento multisensor localizado na linha de extração de ar entre o condensador e a entrada do sistema de vácuo pode diferenciar entre essas duas condições, fornecendo uma medição direta do vazamento de ar e da capacidade operacional do sistema de vácuo. As medições fornecidas por este instrumento podem ser utilizadas para realizar uma análise do desempenho do sistema de vácuo.

Os dois componentes principais usados ​​para gerar o vácuo dentro do sistema de vácuo são os ejetores de ar a jato de vapor (SJAE) e as bombas de vácuo de anel líquido (LRVP). O desempenho de um SJAE é definido pelo fluxo de massa versus pressão absoluta na entrada de sucção. O fabricante fornece uma curva de desempenho de projeto mostrando a relação esperada entre esses dois parâmetros. O desempenho operacional real é determinado avaliando o fluxo de massa total medido versus a pressão absoluta ao longo do tempo. As LRVPs são bombas volumétricas e seu desempenho é definido pela vazão volumétrica versus pressão absoluta. A relação entre esses parâmetros é mostrada na curva de desempenho do projeto fornecida pelo fabricante. O desempenho operacional real de um LRVP é determinado pela avaliação do fluxo volumétrico real versus pressão absoluta na entrada de sucção ao longo do tempo.

A imagem 1 mostra uma avaliação de desempenho do ejetor a jato de vapor. Esta avaliação mostra a capacidade operacional medida de um SJAE como pontos de dados coloridos com a curva de desempenho do fabricante sobreposta em preto. Os pontos de dados medidos são coloridos com base em uma escala de tempo que revela uma influência no desempenho das variações sazonais de temperatura. A saída do sistema de vácuo sobe e desce ao longo da curva de desempenho do fabricante conforme a pressão do condensador muda. A capacidade SJAE medida neste exemplo está de acordo com a curva de projeto.

Os sistemas de bomba de vácuo são normalmente instalados como um conjunto de 100% de capacidade sobressalente, onde um dos SJAEs ou LRVPs deve estar em serviço enquanto o outro está fora de serviço como um sobressalente isolado de reserva. Com esta configuração, uma avaliação de desempenho rápida e simples pode ser obtida através da realização de uma comparação lado a lado da capacidade operacional para identificar uma bomba degradada. O teste de comparação da capacidade da bomba é realizado operando uma bomba por vez e comparando as capacidades entre si e a curva de desempenho do fabricante. Isso pode ser feito para jatos SJAEs observando o fluxo de massa (libras por hora [lbs/hr]) versus pressão, e para LRVPs observando o fluxo volumétrico (pés cúbicos reais por minuto [ACFM]) versus pressão.

Durante a realização do teste, a carga da unidade geradora deve permanecer estável dentro de ±2% durante a duração do teste, de modo que pelo menos uma hora de carga constante possa ser programada para teste. As condições estáveis ​​são mantidas durante pelo menos 30 minutos para permitir tempo suficiente para que os parâmetros do processo se estabilizem. O fluxo volumétrico real (ou fluxo de massa para jatos de vapor) e as leituras de pressão de cada bomba são comparados entre si e com as curvas de desempenho do fabricante para estabelecer o desempenho da bomba e avaliar se ele está degradado.