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Diamond – Solução para o Setor de Energia

Diamond – Solução para o Setor de Energia

Durante anos, o desgaste prematuro dos componentes principais devido à corrosão eletroquímica tem criado desafios para os operadores das estações de energia. O uso de face diamantada da EagleBurgmann em selos de alto desempenho para bombas de água de alimentação de caldeiras em estações de energia mineral e nuclear tem resolvido com sucesso estes problemas, oferecendo uma longa vida útil.

 

Necessidade de Mudança

 

No final da década de 70, a conversão da química da água de "alcalina" para "combinação" ou "operação neutra" e o aumento do uso de bombas de alimentação de caldeira com rotações cada vez mais rápidas reduziram consideravelmente a vida útil dos selos mecânicos em muitas estações energia.

Este fenômeno de danos, que causa a destruição dos materiais das faces, era observado frequentemente em grandes bombas de alimentação de caldeiras com altas velocidades periféricas. Para períodos de operação que exigiram, pelo menos, 24.000 horas de operação os selos mecânicos que foram danificados por corrosão muitas vezes precisavam ser substituídos após apenas algumas milhares de horas de funcionamento. A substituição prematura do selo causava perda contínua de produção, despesas desnecessárias e custos de manutenção.

Selos mecânicos com corrosão galvânica foram um problema para os operadores de usina de carvão negro na Alemanha, os quais já estavam trabalhando com a EagleBurgmann desde o estabelecimento de sua planta em 1971. Quatro unidades na Renânia do Norte - Westefália produzem uma potencia de saída de mais de 2.200 MW. Cerca de 7,5 bilhões de quilowatts-hora de eletricidade, que podem cobrir 1,9 milhões de famílias, são produzidos lá a cada ano.

Além do conhecido problema de corrosão galvânica, estas máquinas e seus componentes, são confrontados com desafios mais técnicos: as mudanças no mercado de energia, devido a causas sazonais ou a adição de fontes de energia renováveis muitas vezes resultam em atrativas centrais alimentadas a carvão sendo operadas a meia carga de potência e funcionando menos na carga máxima (full load) . Para a estação de energia descrita anteriormente, isto significava que, mais de 250 partidas e paradas devido à alternância carga operacionais, colocavam os selos utilizados sob elevadas cargas mecânicas e hidráulicas.

Solução EagleBurgmann

Em duas estações com 695 MW de energia, que vem operando há mais de 30 anos, dois selos mecânicos do tipo DF-SAFI foram instalados em uma das duas grandes bombas Weller, de alta velocidade e acionadas por turbinas 100% da carga máxima. O lado acionado da segunda bomba já tinha sido equipado com o tipo DF-SAFI.

A combinação de materiais para estes selos especiais consiste em contra anel em carbono contra anel rotativo em silício com camada de diamante cristalino; Diamond-face. Devido a experiência da EagleBurgmann em campo o operador vem confiando este tipo de selagem desde 2010. Durante uma inspeção da bomba de água de alimentação de caldeira Weller em 2012, um dos selos instalados foi inspecionado e, em seguida, reinstalado sem problema.

“A colaboração com a EagleBurgmann sempre tem funcionado bem para nós. Os problemas eram conhecidos e temos trabalhado num dialogo estreito desde o começo. Durante o desenvolvimento dos selos mecânicos, tais como, aqueles para conversão da química da água de alcalino para a presente combinação operacional, temos podido visualizar o grande desenvolvimento e conhecimento de materiais da EagleBurgmann. E de fato encontramos uma solução muito boa”, disse Christoph Bolte, gestor da unidade de engenharia mecânica da usina de carvão preto.

 

Usando "Vacinação" para estender o período de funcionamento

 

Os dois especialistas Christoph Bolte e Andreas Kretschmer (Chefe da Engenharia de Aplicações de Energia e Papel & Celulose da EagleBurgmann na Alemanha) sabem sobre o que estão falando no que se refere ao desenvolvimento técnico em suas relações comerciais de longa data. Na década de 90, o mini circuito de refrigeração dos selos mecânicos foi recondicionado a fim de contornar a baixa condutividade da água de alimentação, que tinha sido a causa da corrosão eletroquímica nas superfícies de deslizamento. A água de alimentação ou água de refrigeração foi especificamente "vacinada" para torná-la mais macia e, desse modo, mais condutora. "No processo, por exemplo, adicionamos amônia em quantidades "homeopáticas" assim, virtualmente, fornecemos ao selo mecânico um ambiente que correspondia à água de alimentação alcalina," explicou Andreas Kretschmer, que vem dando suporte a seus clientes na área de Ruhr por anos.

“Isto possibilitou-nos eliminar o perturbador fator 'corrosão eletroquímica' e alcançamos melhores períodos de funcionamento. Mas é claro que ainda não era uma solução permanente e satisfatória para nós", acrescentou Christoph Bolte. "Vacinar" o circuito de refrigeração requer constante vigilância e manutenção, mas também medidas específicas HSE (Saúde, Segurança & Meio Ambiente).

 

Solução Inovadora com Diamond

 

A descoberta ocorreu com a tecnologia de camada fina de diamante, originalmente desenvolvida em 2007 pela EagleBurgmann juntamente com o Surface Engineering and Thin Films - IST (Instituto Fraunhofer paraEengenharia de Superfície e Filmes Finos) e foi ainda mais otimizada pelo fabricante do selo da Baviera ao longo dos anos. É oferecido pela EagleBurgmann sob a marca de DiamondFace. A camada de diamante até 10 µm, que é aplicado nas faces do selo sob vácuo e temperaturas de 3.632 ° F (2.000 ° C) por meio de deposição de vapor químico (CVD) é caracterizada pela extrema dureza, alta resistência ao desgaste, excelente condutividade térmica, resistência química e fricção mínima.

A máxima aderência ao material base é convincente aqui. Outra vantagem é o aquecimento consideravelmente reduzido durante a fricção, o que é retardado por um fator de 15, em comparação com anéis deslizantes de carbeto de silício sem revestimento nas superfícies.

"Agora que o revestimento DiamondFace foi provado por anos na selagem de bombas, agitadores e compressores nas áreas de petróleo e gás, química e farmácia, também 'descobrimos' este revestimento para a utilização em estações de energia, e foi resolvida a difícil questão de 'corrosão eletroquímica' no processo," explicou Andreas Kretschmer.

Este usa a boa condutibilidade elétrica do especial DiamondFace de EagleBurgmann que é resistente a danos causados pela corrosão eletroquímica sem alimentação de água de condicionamento, mesmo para superfícies de contato deslizante com rápida rotação. Além disso, a camada de DiamondFace está sendo testada em uma instalação sob condições científicas usando meio original em um projeto conjunto com o técnico Universidade de Graz, Áustria. Os períodos de funcionamento alcançados aqui são mais de 26.000 horas (DiamondFacexDiamondFace) e mais de 18.000 horas (DiamondFacexCarvão). Após este período de tempo de funcionamento sem sinais de corrosão eletroquímica, a condição das superfícies deslizantes de ambas as combinações de material utilizadas só podem ser descritas como excelentes e novas.

A inovadora "solução diamond” resultou em pedidos e ordens em todo o mundo. "No presente, nossas experiências positivas nas centrais de energia convencionais, bem como em centrais nucleares da Europa, EUA, Índia e Ásia tem estado em torno da indústria de selagem. Nós estamos sendo percebidos como solucionadores de sucesso," concluiu Andreas Kretschmer.

Para maiores informações sobre a tecnologia DiamondFace, contate-nos através do info@us.eagleburgmann.com​.