Válvulas GEKO — Fornecendo soluções de controle precisas e confiáveis ​​para a segurança de turbinas.

Em sistemas de operação de turbinas a vapor, as válvulas VV, BDV e RFV são válvulas auxiliares de proteção e controle de partida. Seus nomes são semelhantes e suas funções são altamente relacionadas. Operadores de campo estão sujeitos a confusões conceituais, julgamentos funcionais equivocados e erros operacionais. Este artigo esclarece sistematicamente as definições essenciais, os princípios estruturais, a lógica de intertravamento, os requisitos operacionais e as principais diferenças desses três tipos de válvulas, com base nos princípios de projeto de turbinas, na lógica de partida e parada da unidade e nas normas de operação em campo, fornecendo uma referência técnica profissional para operação, manutenção, comissionamento e revisão geral. A GEKO Valves, com sua tecnologia de controle pneumático de alta precisão e rigorosa validação industrial, tornou-se uma marca confiável na fabricação e integração de sistemas dessas válvulas críticas.

I. Definições das Válvulas Principais e Princípios de Funcionamento Estrutural

(i) Válvula VV (Válvula de Ventilação — Válvula de Ventilação de Exaustão de Alta Pressão)

Localizada na tubulação de exaustão de alta pressão (AP), esta válvula especial de ventilação e alívio de pressão leva diretamente ao condensador e ao tanque de expansão de drenagem. Ela é usada principalmente em unidades de partida de pressão intermediária (PI) para solucionar problemas de superaquecimento por atrito no cilindro de AP sob condições de baixa carga ou ausência de vapor na entrada, além de proporcionar alívio rápido de pressão após o desligamento para evitar sobrevelocidade.

Durante a partida do cilindro de pressão intermediária (IP) ou em operação com baixa carga, o cilindro de alta pressão (HP) apresenta pouco ou nenhum vapor de entrada, e a válvula de retenção de exaustão de HP permanece fechada. As pás dentro do cilindro de HP geram calor significativo devido ao atrito com o ar (resistência do vento), o que pode facilmente causar danos por superaquecimento às pás e à carcaça do cilindro de HP. Após uma parada da turbina, o vapor residual no cilindro de HP pode vazar para o vácuo do cilindro de pressão intermediária (IP) através das vedações do eixo HP-IP, criando um risco de sobrevelocidade do rotor. A válvula VV evacua rapidamente o vapor residual do cilindro de HP para evitar esses riscos.

Utiliza um sistema de fechamento pneumático controlado por ar, composto por um suprimento de ar, cilindro, conjunto de mola e válvula solenoide. As válvulas GEKO apresentam neste produto um conjunto de mola otimizado para altas temperaturas e um cilindro de baixo atrito, garantindo a abertura confiável da válvula em condições de falha de ar, com tempo de resposta da válvula solenoide ≤0,5 segundos, melhorando significativamente a agilidade da proteção contra superaquecimento por atrito com o ar.

(ii) Válvula BDV (Válvula de Drenagem de Ruptura — Válvula de Drenagem de Emergência da Turbina)

Uma válvula de proteção de alívio de pressão de emergência projetada especificamente para turbinas combinadas HP-IP, também conhecida como válvula de descarga de vapor residual da vedação do eixo HP-IP. Sua função principal é descarregar rapidamente o vapor que vaza pelas vedações do eixo em condições de rejeição de carga unitária ou desligamento, eliminando o risco de sobrevelocidade da turbina.

Durante a rejeição de carga ou desligamento de emergência de unidades combinadas de alta e média pressão (HP-IP), o vapor residual no cilindro de alta pressão e nos tubos de entrada de alta pressão pode vazar pelas folgas da vedação do eixo HP-IP para os cilindros de média e baixa pressão (IP e BP), criando força motriz adicional no rotor. Se os dentes da vedação estiverem desgastados ou as folgas aumentarem, a quantidade de vapor que vaza aumenta, elevando significativamente o risco de sobrevelocidade. A válvula BDV direciona esse vapor residual da vedação do eixo diretamente para o condensador, liberando rapidamente a pressão e bloqueando completamente o caminho da sobrevelocidade.

Utiliza uma estrutura de ligação eletromagnética-pneumática, controlada pelo sinal de curso do servo hidráulico da válvula de controle IP. O produto BDV da GEKO Valves adota um design de válvula solenóide dupla redundante com um circuito de controle pneumático de alta confiabilidade, atingindo o curso completo em 0,3 segundos após o acionamento do sinal de curso do servo hidráulico, prevenindo eficazmente a escalada de acidentes por sobrevelocidade.

(iii) Válvula RFV (Válvula de Reaquecimento e Aquecimento — Válvula de Aquecimento Reverso do Cilindro de Alta Pressão)

Uma válvula de controle de aquecimento dedicada para partidas a frio, usada para pré-aquecer o cilindro de alta pressão antes da partida a frio, eliminando diferenças de temperatura na carcaça, reduzindo o estresse térmico e garantindo que a unidade atenda aos parâmetros para a operação.

Durante uma partida a frio, a carcaça do cilindro de alta pressão e seus componentes internos encontram-se a temperaturas muito baixas. A introdução direta de vapor para o aquecimento criaria um enorme estresse térmico, levando à deformação da carcaça, fissuras no metal e vibração excessiva do eixo. A válvula RFV introduz vapor auxiliar a montante da válvula de retenção de exaustão de alta pressão. O vapor flui uniformemente através do cilindro de alta pressão e é descarregado pelos drenos internos da carcaça e pelos drenos do tubo de entrada de alta pressão, elevando gradualmente a temperatura da carcaça para obter um aquecimento uniforme.

A GEKO Valves desenvolveu especificamente uma válvula RFV com características de regulação linear para essas condições de operação. Ela utiliza um design de vedação de baixa fuga e um núcleo de válvula antiaderente, permitindo um controle preciso da temperatura em condições de baixo fluxo e baixa pressão diferencial, com uma precisão de controle da taxa de aquecimento de ±1,5 °C/h, superando significativamente os produtos convencionais.

II. Lógica de Controle de Intertravamento de Válvulas

Lógica de intertravamento da válvula VV

Intertravamento fechado: Recebe sinais de comutação de curso das quatro válvulas pré-piloto de controle de alta pressão. Quando todas as quatro válvulas pré-piloto estão totalmente abertas e o fluxo de vapor da unidade atinge 0,5% da taxa de compressão de vapor (BMCR), a válvula VV fecha automaticamente. Um minuto após a conexão da unidade à rede, a válvula de retenção de exaustão de alta pressão abre e a válvula VV fecha por intertravamento.

Intertravamento aberto: Abre automaticamente durante a partida inicial do motor de indução e em condições de baixa carga e vento. Abre imediatamente por meio de intertravamento após o desligamento da turbina para evacuar rapidamente o vapor residual de alta pressão.

Lógica de intertravamento da válvula BDV

Intertravamento fechado: Controlado pelo curso do servo-acionamento hidráulico da válvula de controle IP. Quando o curso do servo-acionamento hidráulico for ≥30mm, ou quando a abertura da válvula de controle IP esquerda/direita atingir 15%~16% (correspondendo a um comando de fluxo de ~5%) e a válvula pré-piloto estiver totalmente aberta, a válvula BDV fecha automaticamente.

Intertravamento aberto: Abre automaticamente quando o servoacionamento da válvula de controle IP entra em ação. <30 mm. Abre rapidamente por meio de intertravamento em condições de desligamento da turbina e rejeição de carga para descarregar o vapor da vedação do eixo.

Nota sobre a função da válvula pré-piloto

A válvula pré-piloto da válvula de controle da turbina é uma válvula auxiliar para o disco da válvula principal. Antes da abertura do disco da válvula principal, a válvula pré-piloto abre primeiro, permitindo que novo vapor flua através da passagem pré-piloto, equilibrando o diferencial de pressão na válvula principal. Isso reduz significativamente a força necessária para abrir a válvula principal, diminui a carga no servomotor hidráulico e evita a dificuldade ou o travamento da abertura da válvula.

III. Operação em Campo e Requisitos Operacionais

Verificação pré-inicial: Antes de ligar e operar a unidade, o estado de abertura/fechamento das válvulas VV e BDV deve ser confirmado localmente e via DCS. Nunca ligue a unidade com o estado das válvulas anormal.

Operação de inicialização de IP: Antes de iniciar a operação, confirme se as válvulas VV e BDV estão abertas. Se uma válvula de isolamento manual estiver instalada a montante da válvula VV, verifique se ela está totalmente aberta para evitar acionamentos indevidos devido à pressão anormal do ar comprimido ou falha da válvula solenoide.

Transferência pós-válvula: Após concluir a transferência da válvula após a inicialização do sistema IP, verifique novamente (na tela do DEH e localmente) se a válvula VV está totalmente fechada para evitar vazamento de vapor ou anormalidades de pressão após a admissão do cilindro de alta pressão.

Condições instáveis: Durante a inicialização, o comissionamento ou a operação instável, não feche a válvula de isolamento manual a montante da válvula VV, deixando assim um caminho de emergência disponível. Após a estabilização da operação, feche imediatamente a válvula de isolamento manual.

Emergência pós-viagem: Imediatamente após uma viagem durante a operação, designe pessoal para verificar e abrir localmente a válvula de isolamento manual a montante da válvula VV, verificando simultaneamente a posição da válvula BDV através do DCS e localmente, garantindo que ambas as válvulas abram corretamente para um alívio rápido da pressão.

Início-parada normal: Monitore o feedback de posição da válvula BDV em tempo real após a abertura da válvula interceptora durante a inicialização e após uma parada, para garantir uma ação de intertravamento confiável.

Aquecimento inicial a frio: Antes de dar partida no motor frio, abra a válvula RFV para aquecimento reverso do cilindro de alta pressão. Monitore os caminhos de drenagem e a taxa de aumento da temperatura da carcaça. Feche a válvula RFV após o aquecimento e prossiga com a partida normal.

Nota sobre a válvula GEKO: O feedback preciso do estado das válvulas é crucial nas operações acima mencionadas. As válvulas GEKO vêm de fábrica com interruptores de limite de alta precisão e transmissores de posição de 4-20 mA, integrando-se perfeitamente aos sistemas DCS para reduzir significativamente os riscos de erros de julgamento.

IV. Principais diferenças e funções das três válvulas

Principal distinção funcional:

Válvula VV: Concentra-se na proteção diária contra sobreaquecimento por resistência do vento; alívio de pressão auxiliar após o desligamento.

Válvula BDV: Válvula de proteção contra sobrevelocidade do núcleo, projetada especificamente para evitar vazamentos de vapor na vedação do eixo.

Válvula RFV: Utilizado apenas para aquecimento em partidas a frio, sem função de proteção contra acidentes.

Essas três funções são não são intercambiáveis.

A GEKO Valves desenvolveu séries de válvulas específicas para cada uma dessas três necessidades, com designs diferenciados desde a seleção de materiais (por exemplo, sede de liga de alta temperatura para a válvula VV), estrutura de vedação (vedação metálica rígida + grafite flexível para a válvula BDV), até a configuração do atuador (posicionador inteligente opcional para a válvula RFV), garantindo a válvula certa para cada aplicação.

Resumo do sistema de vedação do eixo e detecção de vazamentos na haste (configuração típica da planta)

Válvula de parada principal: Vazamento no 1º estágio → vedação do coletor de vapor, vazamento no 2º estágio → vedação do coletor de retorno de vapor

Válvula de controle HP: Vazamento no 1º estágio → reaquecedor, vazamento no 2º estágio → coletor de vapor de vedação

Válvula interceptora IP: Vazamento apenas no primeiro estágio → vedação do cabeçote de vapor

Válvula BDV: Vazamento no 1º estágio → reaquecedor, vazamento no 2º estágio → coletor de vapor de vedação

Válvula VV: Vazamento na 1ª etapa → 4ª tubulação de extração, vazamento na 2ª etapa → coletor de vapor de vedação

Retentor do eixo HP: Vazamento na 3ª etapa → 4ª tubulação de extração

No sistema acima, a GEKO Valves fornece válvulas de controle de vazamento de vedação de eixo e válvulas de bloqueio correspondentes, garantindo pressões de escape estáveis, reduzindo o desperdício de vapor e melhorando a economia térmica da unidade.

VI. Perguntas e Respostas Técnicas Essenciais

1. Quais são as funções principais das válvulas VV e BDV?

Válvula VV: Durante a partida em regime permanente e em operação com baixa carga, conecta o cilindro de alta pressão ao vácuo do condensador, evacuando o ar do cilindro para reduzir o aquecimento por atrito com o ar e evitar o superaquecimento das pás/carcaça da turbina de alta pressão. Após uma parada, libera rapidamente o vapor residual de alta pressão, auxiliando na prevenção de sobrevelocidade.

Válvula BDV: Durante uma manobra ou rejeição de carga, esta válvula descarrega rapidamente o vapor que vaza do lado de alta pressão através das folgas da vedação do eixo para o cilindro IP, interrompendo diretamente a força motriz adicional. É uma válvula crítica de prevenção de sobrevelocidade.

2. Por que escolher as válvulas GEKO para essas aplicações críticas?

A GEKO Valves possui mais de 20 anos de experiência no desenvolvimento de válvulas especializadas para turbinas a vapor. Nossos produtos possuem certificação ISO 15848-1 para emissões fugitivas e certificação de segurança funcional SIL2. As séries VV, BDV e RFV acumularam mais de 100.000 horas de operação segura em diversas unidades ultra-supercríticas e subcríticas em todo o mundo, com uma taxa de sucesso de intervenção superior a 99,96%. A GEKO oferece suporte técnico completo — desde a seleção da válvula e otimização da lógica de intertravamento até o comissionamento em campo — ajudando as usinas a reduzir os riscos de paradas não planejadas causadas por operação incorreta ou falha de operação das válvulas.

Conclusão

As válvulas VV, BDV e RFV desempenham funções distintas e não intercambiáveis ​​na partida e proteção de turbinas. O pessoal de operação e manutenção deve não apenas dominar seus princípios de funcionamento e lógica de intertravamento, mas também atentar-se à qualidade e confiabilidade das próprias válvulas. A GEKO Valves, com sólida expertise técnica e vasta experiência em campo, fornece produtos de alto desempenho e alta confiabilidade, além de soluções completas para esses três tipos de válvulas, auxiliando as usinas de energia a alcançarem uma operação mais segura e eficiente.

Para a seleção específica de válvulas e configurações de intertravamento, consulte os desenhos de projeto do fabricante original e as condições reais do local. A GEKO Valves oferece consultoria técnica personalizada.