TGDEPC TURBINA DE GAS DE DOS EJES/MOTOR DE REACCIÓN, CONTROLADA DESDE... ESPECIFICACIONES DE CONCURSO

EDIBON
Edición: ED01/11
Fecha: Febrero/2011
TGDEPC
TURBINA DE GAS DE DOS EJES/MOTOR DE REACCIÓN, CONTROLADA DESDE COMPUTADOR (PC)
ESPECIFICACIONES DE CONCURSO
1
Equipo TGDEPC:
Items incluidos en el suministro estándar
Con este equipo se estudia e investiga tanto el comportamiento de un sistema de turbina de gas de eje doble para generación eléctrica,
como el de un motor de reacción.
Estructura de aluminio anodizado y acero, y paneles en acero pintado (pintura epoxi).
Principales elementos metálicos en acero inoxidable.
Diagrama en el panel frontal con distribución similar a la de los elementos en el equipo real.
Turbina de Alta Presión, que es la Turbina de Generación de Gases, compuesta por:
Compresor tipo radial.
Cámara de combustión tipo tubular.
Turbina de expansión.
Número de revoluciones: 60.000-120.000 rpm.
Relación máxima de compresión: 2:1.
Consumo máximo de combustible: 20 kg/hora.
Turbina de Baja Presión (Turbina de Potencia):
Número de revoluciones: 15.000-25.000 rpm.
Potencia eléctrica: Rango de medida: 0-1.500W.
Generador (motor) asíncrono, controlado desde computador (PC); número de revoluciones: 1.500-3.000 rpm.
Conexión de la turbina de potencia y el generador por medio de un belt-drive ajustable.
Funcionamiento como motor a reacción:
Número de revoluciones turbina: 60.000-160.000 rpm.
Tobera de empuje, con sensor de fuerza.
Medida del empuje: 0-50N.
Ventilador de arranque, movido por un motor eléctrico, para la puesta en marcha de la turbina y barrido de gases. Este ventilador está
controlado desde computador (PC).
Silenciador de aspiración.
Línea de gas combustible, compuesta por:
Válvula para apertura o cierre de alimentación. Válvula de regulación de presión.
Caudalímetro, tipo rotámetro: 20-80 l/min.
Electroválvula solenoide, controlada desde computador (PC).
Inyector de gas.
Electrodo de ignición, controlado desde computador (PC), alimentado por un transformador de encendido.
Electrodo de ionización, controlado desde computador (PC), para detectar, en todo momento, que la llama está encendida, como medida
de seguridad.
Instalación de lubricación, compuesta por:
Depósito de aceite de 5 litros.
Bomba de engranajes, controlada desde computador (PC), para impulsar el aceite hasta los rodamientos de ambos ejes de la turbina.
Unidad de filtración.
2 Válvulas para regulación de la cantidad de aceite a suministrar a la turbina.
Intercambiador de calor de placas para el enfriamiento del aceite de las turbinas.
Conexiones para el suministro de agua.
Filtro de aire.
Salida de gases y silenciador de gases de escape.
Sensores e instrumentación:
8 Sensores de temperatura de tipo “K” en las distintas etapas del proceso (rango de temperatura: 0-1.100º C):
Temperatura del aire de entrada al compresor.
Temperatura del aire de entrada a la cámara de combustión.
Temperatura de gases de entrada a la turbina de generación.
Temperatura de gases de entrada a la turbina de potencia.
Temperatura de gases de escape.
Temperatura de aceite de engrase de rodamientos.
Temperatura de entrada del agua de refrigeración.
Temperatura de salida del agua de refrigeración.
2 Sensores de velocidad para medir las rpm de cada turbina, rango de medida: 0-200.000 rpm.
5 Sensores de presión, para la medida de:
Presión de combustible (gas propano) a la entrada de la cámara de combustión, rango: 0-2 bar.
Presión en la cámara de combustión, rango: 0-2 bar.
Compresión de la turbina de generación de gases, rango: 0-2 bar.
Presión a la entrada de la turbina de potencia, rango: 0-2 bar.
Presión atmosférica, rango: 900-1.200 mbar.
2 Sensores de caudal:
Aire de entrada, rango: 0-3.000 m3/h. Gases de salida, rango: 0-3.000 m3/h.
1 Sensor de fuerza, medida de empuje: 0-50N.
4 Manómetros, rango: 0-2 bar.
3 Presostatos.
Caudalímetro ATEX para medir el consumo de gas en cada momento.
Medida de corriente y de voltaje.
Caja de maniobra con PLC, que incluye:
Frontal con LEDs indicativos del estado del equipo. Display de control de la temperatura del aceite.
Sistema de seguridad para prevenir fallos.
Funcionamiento con propano.
El equipo dispone de ruedas para facilitar su movilidad.
1
EDIBON
Edición: ED01/11
Fecha: Febrero/2011
TGDEPC
TURBINA DE GAS DE DOS EJES/MOTOR DE REACCIÓN, CONTROLADA DESDE COMPUTADOR (PC)
Items incluidos en el suministro estándar (continuación)
2
TGDEPC/CIB. Caja-Interface de Control:
Caja-Interface de Control con diagrama del proceso en el panel frontal, con la misma distribución que los elementos en el equipo, para un fácil
entendimiento por parte del alumno.
Todos los sensores, con sus respectivas señales, están adecuadamente preparados para salida a computador de -10V. a +10V.
Los conectores de los sensores en la interface tienen diferente número de pines (de 2 a 16) para evitar errores de conexión.
Cable entre la caja-interface de control y el computador.
Los elementos de control del equipo están permanentemente controlados desde el computador, sin necesidad de cambios o conexiones
durante todo el proceso de ensayo.
Visualización simultánea en el computador de todos los parámetros que intervienen en el proceso.
Calibración de los sensores que intervienen en el proceso.
Representación el tiempo real de las curvas de las respuestas del sistema.
Almacenamiento de todos los datos del proceso y resultados en un archivo.
Representación gráfica, en tiempo real, de todas las respuestas del sistema/proceso.
Todos los valores de los actuadores pueden ser cambiados en cualquier momento desde el teclado, permitiendo el análisis de las curvas y
respuestas del proceso completo.
Todos los valores de los actuadores y sensores y sus respuestas se muestran en una misma pantalla en el computador.
Señales protegidas y filtradas para evitar interferencias externas.
Control en tiempo real con flexibilidad de modificaciones de los parámetros desde el teclado del computador, en cualquier momento
durante el proceso.
Control en tiempo real para bombas, compresores, resistencias, válvulas de control, etc.
Control abierto permitiendo modificaciones, en cualquier momento y en tiempo real, de los parámetros que intervienen en el proceso simultáneamente.
Tres niveles de seguridad, uno mecánico en el equipo, otro electrónico en la interface de control y el tercero en el software de control.
3
DAB. Tarjeta de Adquisición de Datos:
Tarjeta de adquisición de datos PCI (National Instruments) para ser alojada en un slot del computador. Bus PCI.
Entrada analógica:
Número de Canales= 16 single-ended ó 8 diferenciales. Resolución=16 bits, 1 en 65536.
Velocidad de muestreo hasta: 250 KS/s (Kilo muestras por segundo).
Rango de entrada (V)= 10V.
Transferencia de datos=DMA, interrupciones, E/S programadas.
Número de Canales DMA =6.
Salida analógica:
Número de Canales=2. Resolución=16 bits, 1 en 65536.
Máx. velocidad de salida hasta: 833 KS/s.
Rango de salida(V)= 10V.
Transferencia de datos=DMA, interrupciones, E/S programadas.
Entrada/Salida Digital:
Número de Canales=24 entradas/salidas.
Frecuencia muestreo de los canales: 0 a 1 Mhz.
Temporización: Contador/temporizadores=2. Resolución: Contador/temporizadores: 32 bits.
4
TGDEPC/CCSOF. Software de Control + Adquisición de Datos + Manejo de Datos:
Compatible con los sistemas operativos Windows actuales.
Simulación gráfica e intuitiva del proceso en pantalla.
Compatible con los standards de la industria.
Registro y visualización de todas las variables del proceso de forma automática y simultánea.
Software flexible, abierto y multi-control, desarrollado con sistemas gráficos actuales de ventanas, actuando sobre todos los parámetros del proceso
simultáneamente.
Manejo, manipulación, comparación y almacenamiento de los datos.
Velocidad de muestreo hasta 250.000 datos por segundo garantizado.
Sistema de calibración de los sensores que intervienen en el proceso.
Permite el registro del estado de las alarmas y de la representación gráfica en tiempo real.
Análisis comparativo de los datos obtenidos, posterior al proceso y modificación de las condiciones durante el proceso.
Software abierto, permitiendo al profesor modificar textos, instrucciones. Passwords del profesor y del alumno para facilitar el control del
profesor sobre el alumno, y que permite el acceso a diferentes niveles de trabajo.
Este equipo permite que los 30 alumnos de la clase puedan visualizar simultáneamente todos los resultados y la manipulación del
equipo durante el proceso usando un proyector.
5 Cables y Accesorios, para un funcionamiento normal.
6
Manuales:
Este equipo se suministra con 8 manuales: Servicios requeridos, Montaje e Instalación, Interface y Software de Control, Puesta en marcha, Seguridad,
Mantenimiento, Calibración y manual de Prácticas.
- Dimensiones (aprox.): Equipo: 2500 x 700 x1800 mm. Peso: 250 Kg.
Caja-Interface de Control: 490 x 330 x 310 mm. Peso: 10 Kg.
1 a 6: TGDEPC + TGDEPC/CIB + DAB + TGDEPC/CCSOF + Cables y Accesorios + Manuales están incluidos en el
*Referencias
suministro mínimo.
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Fecha: Febrero/2011
TGDEPC
TURBINA DE GAS DE DOS EJES/MOTOR DE REACCIÓN, CONTROLADA DESDE COMPUTADOR (PC)
Items adicionales y opcionales al suministro estándar
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PLC. Control Industrial usando PLC (7 y 8):
PLC-PI. Módulo PLC:
Diagrama del circuito en el panel frontal.
Panel frontal:
Bloque de entradas digitales (X) y salidas digitales(Y):
16 entradas digitales, activadas por interruptores y 16 LEDs de confirmación (rojos).
14 salidas digitales (a través de conector SCSI) con 14 LEDs de aviso (verdes).
Bloque de entradas analógicas:
16 entradas analógicas (-10V. a + 10V.)( a través de conector SCSI).
Bloque de salidas analógicas:
4 salidas analógicas (-10V. a+ 10V.)(a través de conector SCSI).
Pantalla táctil:
Alta visibilidad y múltiples funciones.
Funciones de recetas, display gráfico y mensajes desplazables.
Listado de alarmas.
Función multilenguaje.
Fuentes True type.
Panel trasero:
Conector de suministro eléctrico.
Fusible de 2A.
Conector RS-232 a Computador (PC).
Conector USB 2.0 a Computador (PC).
Interior:
Salidas: 24 Vcc, 12 Vcc, -12 Vcc, 12 Vcc variable.
PLC Panasonic:
Alta velocidad de procesos de 0,32 s. por instrucción básica.
Capacidad de programa de 32 K pasos.
Entrada CC: 16 (24 V CC).
Salida relé: 14 (250 V A AC/2 A).
Contador de alta velocidad.
Control PID multi-punto.
Módulos Panasonic de entradas/salidas digitales y entradas/salidas analógicas.
Cable de comunicación RS232 a computador (PC).
8
TGDEPC/PLC-SOF. Software de Control del PLC:
Para este equipo en particular, siempre incluido con el suministro del PLC.
9
Items disponibles bajo petición
TGDEPC/CAL. Software de Aprendizaje Asistido desde Computador (Cálculo y Análisis de Resultados).
10
TGDEPC/FSS. Sistema de Simulación de Fallos.
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Edición: ED01/11
Fecha: Febrero/2011
TGDEPC
TURBINA DE GAS DE DOS EJES/MOTOR DE REACCIÓN, CONTROLADA DESDE COMPUTADOR (PC)
EJERCICIOS Y POSIBILIDADES PRÁCTICAS
Algunas Posibilidades Prácticas del Equipo:
1.-
Estudio del funcionamiento de una turbina de gas.
2.-
Determinación del rendimiento de una turbina de gas.
3.-
Determinación del punto de operación del compresor.
4.-
Estudio del funcionamiento de una turbina de gas como motor de reacción (jet engine).
5.-
Funcionamiento con turbina de potencia.
6.-
Determinación del consumo de combustible.
7.-
Eficiencia térmica.
8.-
El ciclo estándar del aire.
9.-
Balance de calor.
10.-
Relación (ratio) de trabajo.
11.-
Relación (ratio) de presión.
12.-
Pérdidas de presión.
13.-
Relación (ratio) de aire y de combustible.
14.-
Eficiencia de la combustión.
15.-
Registro de la curva característica de la turbina.
16.-
Determinación de la eficiencia del compresor.
17.-
Determinación de la eficiencia de la turbina de alta presión.
18.-
Determinación de la eficiencia de la turbina de salida (baja presión).
19.-
Medidas de temperaturas.
20.- Potencia de salida de la turbina efectiva.
21.-
Sistemas de seguridad en el funcionamiento de una turbina de gas.
22.- Medida del empuje.
Otras posibles prácticas:
23.- Calibración de los sensores.
Prácticas para ser realizadas con el Módulo PLC (PLC-PI)+ Software de Control del PLC:
24.- Control del proceso del equipo TGDEPC a través de la interface de control, sin el computador.
25.- Visualización de todos los valores de los sensores usados en el proceso del equipo TGDEPC.
26.- Calibración de todos los sensores incluidos en el proceso del equipo TGDEPC.
27.-
Manejo de todos los actuadores que intervienen en el proceso del equipo TGDEPC.
28.- Realización de diferentes experimentos, de forma automática, sin tener delante el equipo. (Este experimento puede ser decidido previamente).
29.- Simulación de acciones externas en los casos en que no existan elementos hardware. (Por ejemplo: test de depósitos complementarios, entorno industrial
complementario al proceso a estudiar, etc.).
30.- Uso general y manipulación del PLC.
31.-
Aplicación del proceso del PLC para el equipo TGDEPC.
32.- Estructura del PLC.
33.- Configuración de las entradas y salidas del PLC.
34.- Posibilidades de configuración del PLC.
35.- Lenguajes de programación del PLC.
36.- Diferentes lenguajes standard de programación del PLC.
37.-
Nueva configuración y desarrollo de nuevos procesos.
38.- Manejo de un proceso establecido.
39.- Observar y ver los resultados y realizar comparaciones con el proceso del equipo.
40.- Posibilidad de crear nuevos procesos relacionados con el equipo TGDEPC.
41.-
Ejercicios de programación del PLC.
42.- Aplicaciones del PLC propias de acuerdo con las necesidades del profesor y del alumno.
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