Capacitación técnica Curso de operación y mantenimiento rutinario Conjunto generador impulsado por turbina de gas Taurus 60 Cuaderno de trabajo del estudiante Curso No. 9080 Conjunto generador impulsado por turbina de gas Taurus 60 Cuaderno de trabajo del estudiante Curso No. 9080 Curso de operación y mantenimiento rutinario 9080 Capacitación técnica Capacitación técnica Curso de operación y mantenimiento rutinario Conjunto generador impulsado por turbina de gas Taurus 60 Cuaderno de trabajo del estudiante Curso No. 9080 Solar Turbines Incorporated P.O. Box 85376 San Diego, CA 92186–5376 Solar, Saturn, Centaur, Mars, Mercury, Taurus, Titan, SoLoNOx y Turbotronic son marcas registradas de Solar Turbines Incorporated. Cat y Caterpillar son marcas registradas de Caterpillar Inc. Especificaciones sujetas a cambio sin previo aviso. Impreso en EE.UU. NÚMERO DE PUBLICACIÓN: TR9080 0903 NOTA SOBRE DERECHOS DE PROPIEDAD El contenido de este manual de instrucciones de capacitación técnica es propiedad de Solar Turbines Incorporated, una subsidiaria de Caterpillar Inc. Este material está protegido bajo la ley sobre derechos de autor de los EE.UU. Se prohibe toda reproducción sin la aprobación expresa y por escrito de Solar Turbines Incorporated. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. Capacitación técnica de Solar ÍNDICE ÍNDICE Sección Página LISTA DE FIGURAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvii LISTA DE TABLAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xli INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xliii 1 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (UNIDADES PG) OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 ORIENTACIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 COMPONENTES PRINCIPALES DEL CONJUNTO TURBOCOMPRESOR . . . . . . 1.4 CONJUNTO DEL PATÍN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 TURBINA DE GAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 GENERADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7 CABINA OPCIONAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8 Ventilación de la cabina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.10 Sistema de protección contra incendios . . . . . . . . . . . . . . . . 1.10 Sistema de monitoreo de gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.12 Desmontaje de la turbina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.12 Iluminación interior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.13 PANELES DE INDICADORES Y CONTROL MONTADOS EN EL PATÍN . . . . 1.13 EQUIPO AUXILIAR Y REMOTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.14 EQUIPO AUXILIAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.15 SISTEMA DE ENTRADA DE AIRE A LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . 1.17 Filtro barrera de dos etapas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.18 Filtro autolimpiante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.18 CONJUNTO DEL ENFRIADOR DE ACEITE LUBRICANTE . . . . . . . . . . . 1.21 ENFRIADOR DE AIRE A ACEITE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.22 ENFRIADOR DE AGUA A ACEITE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.23 SISTEMA DE ESCAPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.24 SILENCIADOR DEL ESCAPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.24 EQUIPO AUXILIAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.25 CARGADOR DE BATERÍAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.25 2 TURBINA DE GAS (GSPG) OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 GENERALIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 TEORÍA DE LA TURBINA DE GAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 CICLO BRAYTON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Compresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Combustión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Expansión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Escape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. v ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Sección Página RELACIONES ENTRE LA TEMPERATURA Y LA PRESIÓN . . . . . . . . . . . . . . 2.6 CONTROL DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7 CONTROL DE LA VELOCIDAD Y DE LA CARGA . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7 Control de velocidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8 Control de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8 CONTROL DE LA CONDICIÓN DE BOMBEO DE LA TURBINA . . . . . . . . 2.9 APLICACIÓN DEL CICLO BRAYTON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9 FUNCIONAMIENTO DEL COMPRESOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9 FUNCIONAMIENTO DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN . . . . . . . . . . . . 2.12 FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.12 FUNCIONAMIENTO DEL ESCAPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.15 SUBCONJUNTOS Y COMPONENTES DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . 2.16 CONJUNTO DEL COMPRESOR DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.18 CONJUNTO DE ENTRADA DE AIRE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.18 Caja de cojinetes del rotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.19 Sellos del rotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.19 Carcasa del compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.20 Álabes variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.22 Rotor del compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.24 Conjunto de difusor del compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.26 CONJUNTO DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.28 CARCASA DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.28 SECCIÓN DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.32 CONJUNTO DEL ROTOR DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.33 CONJUNTO DE BOQUILLAS DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.33 CONJUNTO DE DIFUSOR Y FUELLE DEL ESCAPE DE LA TURBINA . . . . 2.37 UNIDAD DE ENGRANAJES DE REDUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.38 ACOPLAMIENTO AL GENERADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.41 Paquete de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.42 Acoplamiento de tipo engranaje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.43 Acoplamiento de tipo disco flexible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.43 ACCESORIOS EXTERNOS DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.44 SISTEMA DE AIRE DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.47 SISTEMA DE SELLOS DE AIRE/ACEITE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.47 Distribución del flujo del aire de sello . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.48 Sellos de laberinto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.49 SISTEMA DE AIRE DE ENFRIAMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.50 Aire de enfriamiento del rotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.51 Aire de enfriamiento de la boquilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.52 AIRE DE CONTROL DE DESCARGA DEL COMPRESOR . . . . . . . . . . . 2.54 Válvula de control de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.54 Asignación de rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.54 EVITACIÓN DE LA CONDICIÓN DE BOMBEO . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.55 Sistema de álabes variables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.55 vi © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Sección ÍNDICE Página SISTEMA DE AIRE DE LA TURBINA, CONT. Válvula de purga de aire (sistema de combustible que no es SoLoNOx). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.57 SISTEMAS DE SOPORTE DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.60 RESUMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.60 3 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 PROPÓSITO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 ELEMENTOS PRINCIPALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 SECUENCIA DE PURGADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 ACELERACIÓN Y ENCENDIDO DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 LAVADO CON AGUA Y GIRO DE PRUEBAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 POSIBLES FALLAS EN EL SISTEMA DE ARRANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 FALLA EN EL SISTEMA DEL ACCIONADOR DE FRECUENCIA VARIABLE. . 3.5 FALLA DE GIRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 SOBRECARGA TÉRMICA DEL MOTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 COMPONENTES DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 ARRANCADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Protección térmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Calentador de anticondensación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Lubricación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 GIRO MANUAL DE LA TURBINA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Motores de par de arranque alto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 ACCIONADOR DE FRECUENCIA VARIABLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9 Principio del funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9 Modulación de impulsos en duración . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9 Cómo programar el VFD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.10 Teclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.10 Instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.13 CONJUNTO DEL EMBRAGUE Y ADAPTADOR DEL MOTOR DE ARRANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.13 Conjunto del adaptador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.13 Conjunto de embrague. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.13 COMPONENTES OPCIONALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.14 Filtro de interferencia por radiofrecuencia (RFI) . . . . . . . . . . . . 3.14 Reactor de línea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.15 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. vii ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Sección Página 4 SISTEMAS DE ACEITE OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 FUNCIONES DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 COMPONENTES DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 TANQUE DE ACEITE LUBRICANTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 MIRILLA DE NIVEL DEL TANQUE DEL ACEITE LUBRICANTE. . . . . . . . . 4.3 CALENTADOR Y SENSOR DE TEMPERATURA DEL TANQUE DEL ACEITE LUBRICANTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 TRANSMISOR DE PRESIÓN DEL TANQUE DEL ACEITE LUBRICANTE . . . 4.4 SEPARADOR DE AIRE/ACEITE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 BOMBA DE ACEITE DE PRE/POSLUBRICACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Prelubricación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Poslubricación y enfriamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Funcionamiento con el calentador del tanque . . . . . . . . . . . . . 4.6 Otras características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7 BOMBA DE POSLUBRICACIÓN DE RESPALDO. . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7 Prueba de comprobación de la bomba . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7 Descarga de la bomba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7 BOMBA PRINCIPAL DE ACEITE LUBRICANTE . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.8 Condiciones de entrada y de descarga. . . . . . . . . . . . . . . . . 4.8 VÁLVULA DE CONTROL DE PRESIÓN/TEMPERATURA . . . . . . . . . . . . 4.9 Válvula de control de presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.9 Enfriador del aceite lubricante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.11 FILTROS DE ACEITE LUBRICANTE (SENCILLO Y DOBLE OPCIONAL) . . . 4.13 Filtro sencillo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.13 Filtro doble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.14 Instrumentación del filtro de aceite lubricante . . . . . . . . . . . . . 4.17 DISTRIBUCIÓN DEL ACEITE LUBRICANTE DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.17 Suministro del actuador hidráulico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.17 Suministro de aceite a los cojinetes de la turbina . . . . . . . . . . . 4.18 Suministro de aceite a los cojinetes del generador . . . . . . . . . . 4.18 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.19 SECUENCIA DE PRELUBRICACIÓN A TRAVÉS DEL ARRANQUE . . . . . . 4.19 Prueba de comprobación de la bomba de poslubricación de respaldo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.19 Prueba de comprobación de la bomba de pre/poslubricación . . . . 4.19 Prelubricación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.20 Verificación de la presión del aceite lubricante . . . . . . . . . . . . 4.20 EJERCITACIÓN/PRUEBA DIARIA DE LA BOMBA DE LUBRICACIÓN DE RESPALDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.21 ¿Por qué ejercitar la bomba de lubricación de respaldo y no la bomba de pre/poslubricación? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.22 SECUENCIA DE POSLUBRICACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.22 Condiciones de parada normal y parada rápida . . . . . . . . . . . . 4.22 viii © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Sección ÍNDICE Página ANUNCIACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.25 5 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (TAURUS 60) OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . 5.2 COMPONENTES DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 COLADOR DE COMBUSTIBLE (FS931) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 MANÓMETRO Y TRANSMISOR DE PRESIÓN DE COMBUSTIBLE . . . . . . 5.4 FILTRO DE GAS PILOTO (FS932) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 REGULADOR DE GAS PILOTO (PCV931) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 VÁLVULA DE ALIVIO DEL SISTEMA PILOTO (VR931) . . . . . . . . . . . . . 5.5 VÁLVULAS PILOTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6 Válvula solenoide piloto de la válvula primaria de corte de combustible (L341-1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6 VÁLVULA PRIMARIA DE CORTE DE COMBUSTIBLE (V2P931) . . . . . . . . 5.6 TRANSDUCTOR DE COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE (TP342-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.7 VÁLVULA SOLENOIDE DE VENTEO DE GAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.8 Válvula eléctrica de dosificación de gas combustible de alta fuerza (EGF344) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.8 TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL (TPD344) . . . . . . . . . . . . . 5.9 INYECTORES Y MÚLTIPLE DE GAS COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . . . . 5.10 CONJUNTO DE QUEMADOR DE ENCENDIDO Y VÁLVULA DE CORTE DEL QUEMADOR DE GAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.12 REGULACIÓN DE PRESIÓN DEL GAS DEL QUEMADOR (Pcv930-1, Pcv930-2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.13 DETECTOR DE EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA (S349). . . . . . . . . 5.14 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . 5.15 CONDICIONES INICIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.15 COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE . . . . . . . 5.15 ARRANQUE DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.18 CONTROL DE COMBUSTIBLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.19 SECUENCIA DE APAGADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.20 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . 5.21 COMPONENTES DEL SISTEMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.24 Transmisor de presión de gas (TP386) . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.24 Manómetro de gas combustible (VI931-1) y válvula de bloqueo (VI 931-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.24 Transmisor diferencial de combustible/aire (TPD341-3). . . . . . . . 5.29 Manómetro de presión Pcd (PI930). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.29 Conmutador (S349) / orificio (FO940) de extinción fortuita de la llama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.29 Válvula primaria de corte (V2P931) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.30 Válvula secundaria de corte (V2P932) . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.32 Sistema de gas piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.35 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. ix ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Sección Página DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA, CONT. Válvulas piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.35 Válvula de venteo de gas combustible (L341-3) . . . . . . . . . . . . 5.36 Conmutador de comprobación de la válvula de gas (S342-1) . . . . 5.36 Válvula de estrangulamiento (A0931) . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.37 Actuador electrohidráulico (L344) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.38 Válvula de control de gas combustible (VGF931) . . . . . . . . . . . 5.39 VÁLVULA DOSIFICADORA DE GAS COMBUSTIBLE (EQF931) . . . . . . . . 5.42 Interruptor de alto flujo de combustible en el arranque . . . . . . . . 5.45 Inyectores y múltiple de gas combustible (FO941)-1 . . . . . . . . . 5.45 Presión de suministro del quemador (PCV930) . . . . . . . . . . . . 5.46 Conjunto de quemador de encendido (FO931-1) . . . . . . . . . . . 5.46 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . 5.48 SECUENCIA DE ARRANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.48 Comprobación de las válvulas de gas combustible . . . . . . . . . . 5.48 Modos de control del actuador de combustible . . . . . . . . . . . . 5.49 6 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (TAURUS 60 GSPG) OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 FUNCIÓN DEL SISTEMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 COMPONENTES DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . 6.3 COMPONENTES DEL SISTEMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 COLADOR DE COMBUSTIBLE (FS931) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5 MANÓMETRO Y TRANSMISOR DE PRESIÓN DE COMBUSTIBLE . . . . . . 6.5 FILTRO DE GAS PILOTO (FS932) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6 REGULADOR DE GAS PILOTO (PCV931) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6 VÁLVULA DE ALIVIO DEL SISTEMA PILOTO (VR931) . . . . . . . . . . . . . 6.6 VÁLVULAS PILOTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6 Válvula solenoide piloto de la válvula primaria de corte de combustible (L341-1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6 VÁLVULA PRIMARIA DE CORTE DE COMBUSTIBLE (V2P931) . . . . . . . . 6.8 TRANSDUCTOR DE COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE (TP342-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.9 VÁLVULA SOLENOIDE DE VENTEO DE GAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.10 Válvula eléctrica de dosificación de gas combustible de alta fuerza (EGF344) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.10 TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL (TPD344) . . . . . . . . . . . . . 6.12 MÚLTIPLE E INYECTORES DE GAS COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . . . . 6.13 CONJUNTO DE QUEMADOR DE ENCENDIDO Y VÁLVULA DE CORTE DEL QUEMADOR DE GAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.15 REGULACIÓN DE LA PRESIÓN DEL GAS COMBUSTIBLE AL QUEMADOR (Pcv930-1, Pcv930-2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.16 x © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Sección ÍNDICE Página SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE, CONT. DETECTOR DE EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA (S349). . . . . . . . . 6.17 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . 6.18 CONDICIONES INICIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.18 COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE . . . . . . . 6.18 ARRANQUE DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.21 CONTROL DE COMBUSTIBLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.22 SECUENCIA DE APAGADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.23 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . 6.24 COMPONENTES DEL SISTEMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.27 Transmisor de presión de gas (TP386) . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.27 Manómetro de gas combustible (VI931-1) y válvula de bloqueo (VI 931-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.27 Transmisor diferencial de combustible/aire (TPD341-3). . . . . . . . 6.31 Manómetro de presión Pcd (PI930). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.31 Orificio (FO940) / conmutador (S349) de extinción fortuita de la llama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.31 Componentes de lavado con agua (opcional) . . . . . . . . . . . . . 6.32 Válvula primaria de corte (V2P931) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.32 Válvula secundaria de corte (V2P932) . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.35 Sistema de gas piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.37 Válvulas piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.37 Válvula de venteo de gas combustible (L341-3) . . . . . . . . . . . . 6.38 Presostato de comprobación de la válvula de gas combustible (S342-1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.38 Válvula de estrangulamiento (AO931) . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.39 Actuador electrohidráulico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.40 Válvula de control de gas combustible (VGF931) . . . . . . . . . . . 6.41 VÁLVULA DOSIFICADORA DE GAS COMBUSTIBLE (EQF931) (Reemplaza el control de combustible CN101). . . . . . . . . . . . . . 6.44 Presostato de alto flujo de combustible durante el arranque . . . . . 6.46 Múltiple e inyectores de gas combustible (FO941-1) . . . . . . . . . 6.46 Presión de suministro del quemador (PCV930) . . . . . . . . . . . . 6.47 Conjunto de quemador de encendido (FO931-1) . . . . . . . . . . . 6.47 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . 6.48 SECUENCIA DE ARRANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.48 Comprobación de las válvulas de gas combustible . . . . . . . . . . 6.49 Modos de control del actuador de combustible . . . . . . . . . . . . 6.50 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.53 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.53 Descripción del funcionamiento del sistema . . . . . . . . . . . . . . 6.53 COMPONENTES DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.58 FILTRO DE REFUERZO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.60 BOMBA DE REFUERZO DE COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.60 SISTEMA DE FILTRO DE BAJA PRESIÓN (FS935-1 y FS935-2) . . . . . . . . 6.62 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xi ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Sección Página COMPONENTES DEL SISTEMA, CONT. Reemplazo de un elemento filtrante . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.62 TRANSMISOR DE PRESIÓN DE REFUERZO DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO (TP387) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.63 BOMBA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO PRINCIPAL DE VELOCIDAD VARIABLE (B343/P931) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.64 BOMBA DE COMBUSTIBLE PRINCIPAL DE VELOCIDAD CONSTANTE (B343/P931). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.65 FILTRO DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO DE ALTA PRESIÓN . . . . . . . . . . . 6.65 VÁLVULA ELÉCTRICA DE CONTROL DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO (ELF344) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.65 VÁLVULA DE CONTROL DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO (VLF931) . . . . . . . 6.66 CONJUNTO DE VARILLAJE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.68 ACTUADOR de presión Pcd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.69 SERVOACTUADOR ELECTROHIDRÁULICO (L344) . . . . . . . . . . . . . . . 6.69 TRANSMISOR DE PRESIÓN DE COMPROBACIÓN DE LA BOMBA (TP344) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.69 VÁLVULA PRESIONIZADORA (PCV938) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.70 VÁLVULAS DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE (Conjuntos turbogeneradores más modernos) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.70 Válvula de corte de combustible líquido principal (L349-1) . . . . . . 6.70 Válvula de corte de combustible principal (L349-1) (Conjuntos turbogeneradores más antiguos) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.71 Válvula de purgado del múltiple de combustible líquido (V2P945). . 6.71 Válvula del quemador de combustible líquido (L348-1) . . . . . . . . 6.72 Válvula de recirculación de combustible líquido (L347-1) . . . . . . . 6.73 CONJUNTO DE QUEMADOR DE ENCENDIDO . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.73 MÚLTIPLE E INYECTORES DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO . . . . . . . . . . . 6.75 DETECCIÓN DE EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA (FO940/S349) (OPCIONAL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.76 DETECCIÓN DE EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA (FO940/S349) (OPCIONAL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.77 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . 6.78 SECUENCIA DE ARRANQUE CON LA BOMBA DE VFD . . . . . . . . . . . . 6.78 CONTROL DE COMBUSTIBLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.80 SECUENCIA DE APAGADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.80 SECUENCIA DE ARRANQUE CON BOMBA DE COMBUSTIBLE DE CA DE VELOCIDAD CONSTANTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.81 SECUENCIA DE APAGADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.83 SECUENCIA DE ARRANQUE PARA LOS SISTEMAS VLF931 . . . . . . . . . 6.84 SECUENCIA DE APAGADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.86 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . 6.89 SECUENCIA DE TRANSFERENCIA MANUAL DE COMBUSTIBLE . . . . . . 6.89 Transferencia de gas combustible a combustible líquido . . . . . . . 6.89 Transferencia de combustible líquido a gas combustible . . . . . . . 6.91 xii © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Sección ÍNDICE Página FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE, CONT. TRANSFERENCIAS AUTOMÁTICAS DE COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . . 6.94 Transferencia de gas combustible a combustible líquido . . . . . . . 6.94 Transferencia de combustible líquido a gas combustible . . . . . . . 6.94 7 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . 7.2 Sistema de refuerzo de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Sistema de combustible de alta presión . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Sistema de aire atomizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 COMPONENTES DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5 FILTRO DE REFUERZO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.7 BOMBA DE REFUERZO DE COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.8 SISTEMA DE FILTRO DE BAJA PRESIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.8 Cómo reemplazar un elemento filtrante . . . . . . . . . . . . . . . . 7.9 TRANSMISOR DE PRESIÓN DE REFUERZO DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.10 BOMBA PRINCIPAL DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO. . . . . . . . . . . . . . . . 7.10 FILTRO DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO DE ALTA PRESIÓN . . . . . . . . . . . 7.11 VÁLVULA DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.12 Válvula de corte de combustible líquido principal . . . . . . . . . . . 7.12 Válvula de purgado inverso de combustible líquido principal . . . . . 7.13 Válvula de corte de quemador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.14 CONJUNTO DE QUEMADOR DE ENCENDIDO . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.14 MÚLTIPLES E INYECTORES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.16 Múltiple de combustible líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.16 Múltiple de aire atomizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.16 DETECTOR DE EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA (SISTEMAS DE ESCAPE DE GRAN VOLUMEN SOLAMENTE) . . . . . . . . . . . . . 7.18 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . 7.19 SECUENCIA DE ARRANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.19 CONTROL DE COMBUSTIBLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.21 SECUENCIA DE APAGADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.21 8 SISTEMA SOLONOX DE GAS COMBUSTIBLE PARA CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1 FUNCIÓN DEL SISTEMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2 PRINCIPIOS DE BAJA COMBUSTIÓN DE NOX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3 COMBUSTIÓN ESTÁNDAR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3 COMBUSTIÓN CON PREMEZCLA POBRE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.6 Combustible piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.6 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xiii ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Sección Página PUNTO DE AJUSTE DE TEMPERATURA TPZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.7 SISTEMA ACTUAL Y MODIFICACIÓN SOLONOX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.8 DISEÑO DEL SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.10 SISTEMAS DE GEOMETRÍA VARIABLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.11 COMPONENTES DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.12 NUEVOS COMPONENTES SoLoNOx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.12 CÁMARA DE COMBUSTIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.14 MÚLTIPLES DE COMBUSTIBLE SoLoNOx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.15 INYECTORES DE COMBUSTIBLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.16 Flujo de combustible principal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.16 Flujo de combustible piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.16 Válvulas de entrada de mezclador de vórtice del inyector . . . . . . 8.17 SOLENOIDE DE CONTROL DE LA VÁLVULA DE ENTRADA AL MEZCLADOR DE VÓRTICE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.18 PRESOSTATO DE LA VÁLVULA DE ENTRADA AL MEZCLADOR DE VÓRTICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.19 VÁLVULAS SOLENOIDE DE PARADA/CONTROL DE LA VÁLVULA DE PURGADO (TURBINA DE DOS EJES ) . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.20 VÁLVULA DE CONTROL DIRECCIONAL DEL AIRE DE PURGADO (TURBINA DE DOS EJES) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.20 VÁLVULA DE PURGADO DEL COMPRESOR (TURBINA DE DOS EJES). . . 8.20 VÁLVULA DE PURGADO (UN SOLO EJE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.21 VÁLVULA DE PURGADO (nueva configuración) . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.22 DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.23 ORIFICIO MEDIDOR DE FLUJO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.23 TRANSDUCTOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL (TPD586) . . . . . . . . . . . . 8.23 TRANSDUCTOR DE PRESIÓN (TP586) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.23 MONITOREO DE LA TEMPERATURA DEL GAS COMBUSTIBLE (RT586) . . 8.23 COLADOR DEL GAS COMBUSTIBLE (FS-931) . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.23 TRANSDUCTOR DE PRESIÓN DE GAS COMBUSTIBLE (TP386) . . . . . . . 8.24 FILTRO DE GAS PILOTO (FS932) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.24 REGULADOR DE GAS PILOTO (PCV931) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.25 VÁLVULA DE ALIVIO DE PRESIÓN DE GAS PILOTO (VR931) . . . . . . . . . 8.25 ORIFICIO FIJO DE PRESIÓN PILOTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.25 VÁLVULA PRIMARIA DE CORTE DE GAS COMBUSTIBLE Y SOLENOIDE DE CONTROL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.25 VÁLVULA ELÉCTRICA DE DOSIFICACIÓN DE GAS COMBUSTIBLE (EGF344) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.27 TRANSDUCTOR DE PRESIÓN DE GAS COMBUSTIBLE (TP342-1). . . . . . 8.28 FILTRO-AGLUTINADOR DE COMBUSTIBLE (FS931-2). . . . . . . . . . . . . 8.29 VÁLVULA SOLENOIDE DE VENTEO DE GAS COMBUSTIBLE (L341-3) . . . 8.30 PRESOSTATO DIFERENCIAL DEL FILTRO DE COMBUSTIBLE (S342) . . . . 8.30 TRANSDUCTOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL (TPD341-3). . . . . . . . . . . 8.30 VÁLVULA DE CONTROL DE PRESIÓN DE GAS AL QUEMADOR . . . . . . . 8.31 xiv © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Sección ÍNDICE Página DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES, CONT. VÁLVULA SOLENOIDE DE CORTE DE GAS COMBUSTIBLE AL QUEMADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.31 ORIFICIO FIJO DE FLUJO DEL QUEMADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.31 QUEMADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.32 COMBUSTIBLE PILOTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.33 GEOMETRÍA VARIABLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.35 CONJUNTO DE ÁLABES VARIABLES (TURBINA DE UN EJE) . . . . . . . . . 8.35 CONJUNTO DE ÁLABES VARIABLES (TURBINA DE DOS EJES) . . . . . . . 8.35 CONTROL DE LA VÁLVULA DE PURGADO (DOS EJES) . . . . . . . . . . . . 8.37 VÁLVULA DE PURGADO DEL COMPRESOR (TURBINA DE UN EJE) . . . . 8.40 DETECTOR DE TEMPERATURA POR RESISTENCIA (RTD). . . . . . . . . . 8.40 VÁLVULAS DE ENTRADA DE MEZCLADOR DE VÓRTICE . . . . . . . . . . . 8.40 Aros bloqueadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.41 CONTROL DE LA VÁLVULA DE ENTRADA AL MEZCLADOR DE VÓRTICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.46 SOLENOIDE DE CONTROL DE LA VÁLVULA DE ENTRADA DE MEZCLADOR DE VÓRTICE (SIV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.47 PRESOSTATO DE LA VÁLVULA DE ENTRADA AL MEZCLADOR DE VÓRTICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.48 RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE . . . . 8.49 COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE . . . . . . . 8.49 CONTROL SOLONOX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.56 MODO SoLoNOx DE DOS EJES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.56 MODO SoLoNOx DE UN SOLO EJE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.58 ORIFICIO PILOTO VARIABLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.59 SISTEMAS ANTIGUOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.59 VÁLVULA SECUNDARIA DE CORTE DE GAS COMBUSTIBLE Y SOLENOIDE DE CONTROL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.60 VÁLVULA DE CONTROL DE GAS COMBUSTIBLE (sistemas SoLoNOx anteriores). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.63 CONTROL ELÉCTRICO MODULADOR DE COMBUSTIBLE (EGF931) . . . . 8.65 COMBUSTIBLE PILOTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.67 CONTROL PILOTO UNO (DOS EJES). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.67 PILOTO DOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.68 PILOTO TRES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.68 CONTROL PILOTO UNO (DOS EJES). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.68 ORIFICIO DE CONTROL DE VELOCIDAD DE LA VÁLVULA DE CORTE PILOTO (PSVV0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.69 VÁLVULA SOLENOIDE DE CORTE PILOTO UNO . . . . . . . . . . . . . . . . 8.69 ORIFICIO DE CONTROL PROPORCIONAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.70 ACTUADOR ELECTROHIDRÁULICO DEL ORIFICIO PROPORCIONAL . . . 8.71 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xv ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Sección Página RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE . . . . 8.72 SISTEMA SOLONOX DE GAS COMBUSTIBLE DE DOS EJES . . . . . . . . . . . . 8.75 SECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.75 SISTEMA SOLONOX DE GAS COMBUSTIBLE DE UN SOLO EJE . . . . . . . . . . 8.77 SECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.77 9 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SOLONOX PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1 INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2 EMISIONES GARANTIZADAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.3 NOX Y CO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.4 TIPOS DE COMBUSTIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.6 COMBUSTIÓN POR LLAMA DE DIFUSIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.6 COMBUSTIÓN CON PREMEZCLA POBRE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.8 MODOS DE FUNCIONAMIENTO SOLONOX. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.9 MODO DE ALTAS EMISIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.10 MODO DE BAJAS EMISIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.12 FUNCIÓN DEL SISTEMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.12 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.13 SECUENCIA DE VERIFICACIÓN DE VÁLVULAS (GAS SOLAMENTE) . . . . 9.15 COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE . . . . . . . 9.17 SECUENCIA DE PURGA (GAS O LÍQUIDO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.20 SECUENCIA DE ENCENDIDO (GAS COMBUSTIBLE SOLAMENTE) . . . . . 9.21 SECUENCIA DE ENCENDIDO (COMBUSTIBLE LÍQUIDO SOLAMENTE). . . 9.22 SECUENCIA DE ACELERACIÓN (GAS COMBUSTIBLE) . . . . . . . . . . . . 9.24 SECUENCIA DE ACELERACIÓN (COMBUSTIBLE LÍQUIDO) . . . . . . . . . 9.26 COMPONENTES PRINCIPALES DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . 9.29 VÁLVULAS DE ENTRADA DE MEZCLADOR DE VÓRTICE . . . . . . . . . . . 9.33 INYECTOR DE DOBLE COMBUSTIBLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.34 DESCRIPCIONES DE LOS COMPONENTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.36 COMPONENTES DEL SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . 9.37 Válvula de estrangulamiento piloto proporcional SoLoNOx . . . . . 9.42 Válvula de control de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.42 Orificio fijo del conjunto de quemador de gas combustible . . . . . . 9.46 Orificio fijo de presión piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.46 Orificio fijo de demora del período de extinción . . . . . . . . . . . . 9.47 Orificio fijo de flujo de gas combustible al conjunto de inyectores de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.47 Orificio fijo de contrapresión de venteo límite . . . . . . . . . . . . . 9.48 Orificio de amortiguación del múltiple piloto 1 . . . . . . . . . . . . . 9.48 Colador del gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.48 Filtro de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.48 Filtro de gas piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.49 Válvula solenoide de control direccional de la válvula de purgado. . 9.49 xvi © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Sección ÍNDICE Página DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO, CONT. Válvula de control direccional de la válvula de purgado y válvulas de tope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.50 UNIDAD DE CONTROL DE LA VÁLVULA DE PURGADO MÁS RECIENTE. . 9.51 Solenoide de control de la válvula de entrada al mezclador de vórtice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.51 Válvula solenoide de corte de gas combustible al quemador. . . . . 9.52 Válvula solenoide piloto primaria de corte de gas combustible. . . . 9.52 Válvula primaria de corte de gas combustible . . . . . . . . . . . . . 9.52 Válvula solenoide de corte del venteo de gas combustible . . . . . . 9.54 Válvula solenoide secundaria de corte de gas combustible . . . . . 9.54 Válvula secundaria de corte de gas combustible . . . . . . . . . . . 9.55 Válvula solenoide de corte piloto uno. . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.56 Válvula de corte piloto 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.56 Actuador de combustible piloto variable . . . . . . . . . . . . . . . . 9.57 Condición piloto/transitoria variable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.57 Válvula de control de presión del gas combustible al quemador . . . 9.58 Válvula de control de presión del gas pilo . . . . . . . . . . . . . . . 9.58 Válvula de purgado de presión Pcd. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.58 Detector de temperatura por resistencia de la entrada de aire . . . . 9.59 Detectores de temperatura por resistencia (RTD) de descarga del compresor de la turbina (Termopares T2) . . . . . . . . . . . . . 9.59 Presostato diferencial del filtro de gas combustible . . . . . . . . . . 9.60 Presostato diferencial indicador de extinción fortuita de la llama . . . 9.60 Presostato del actuador de la válvula de entrada del mezclador de vórtice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.61 Transmisor de presión diferencial de programación de flujo de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.61 Transmisor de presión de comprobación de las válvulas de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.61 Transmisor de presión de descarga del compresor de la turbina. . . 9.62 Transmisor de presión del gas combustible . . . . . . . . . . . . . . 9.62 Válvula de retención de gas combustible al quemador . . . . . . . . 9.62 Quemador de encendido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.63 Componentes del combustible líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.65 COMPONENTES DEL MÓDULO DE COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . . . . 9.69 Orificio fijo de flujo del quemador de combustible líquido . . . . . . . 9.70 Orificio fijo de flujo del quemador de combustible líquido . . . . . . . 9.70 Motor de la bomba de combustible líquido principal. . . . . . . . . . 9.70 Bomba de alta presión del combustible líquido . . . . . . . . . . . . 9.71 Válvula de alivio de la bomba de alta presión de combustible líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.71 Accionador de frecuencia variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.72 Orificio fijo de flujo de combustible líquido principal . . . . . . . . . . 9.72 Orificio fijo de flujo de combustible líquido piloto. . . . . . . . . . . . 9.72 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xvii ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Sección Página DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO, CONT. Colador de aire atomizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.72 Filtro de alta presión del combustible líquido. . . . . . . . . . . . . . 9.73 Válvula solenoide piloto de corte de purga de combustible líquido. . 9.73 Válvula solenoide de corte del quemador de combustible líquido . . 9.73 Válvula solenoide de corte de combustible líquido . . . . . . . . . . 9.74 Válvula solenoide de corte de aire atomizador . . . . . . . . . . . . 9.74 Válvula neumática de corte de aire atomizador . . . . . . . . . . . . 9.74 Válvula de control de presión de aire atomizador . . . . . . . . . . . 9.74 Válvula de control de contrapresión de combustible líquido . . . . . 9.75 Sensor de flujo de combustible líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.75 Transmisor de presión diferencial del sensor de flujo de combustible líquido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.75 Transmisor de presión diferencial de flujo de combustible líquido principal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.75 Transmisor de presión diferencial del flujo de combustible líquido piloto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.76 Transmisor de presión de combustible líquido . . . . . . . . . . . . . 9.76 Válvula de retención del aire atomizador . . . . . . . . . . . . . . . . 9.76 Válvula de retención de desplazamiento del quemador. . . . . . . . 9.76 Válvula de retención de purga del quemador . . . . . . . . . . . . . 9.77 Válvula de control de distribución de combustible líquido principal. . 9.77 Válvula de control de distribución de combustible líquido piloto . . . 9.77 Actuador de las válvulas de control de distribución de combustible líquido principal/piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.78 Válvula de corte de purga de combustible líquido . . . . . . . . . . . 9.79 Válvula de purga de combustible líquido en la dirección del flujo . . 9.79 Múltiples e inyectores del sistema de doble combustible SoLoNOx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.79 Múltiples e inyectores del sistema de doble combustible SoLoNOx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.81 QUEMADOR DE ENCENDIDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.83 MODO DE BAJAS EMISIONES (2 EJES) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.84 Gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.84 COMBUSTIBLE LÍQUIDO (BAJAS EMISIONES 2 EJES) . . . . . . . . . . . . 9.88 MODO DE BAJAS EMISIONES (UN EJE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.89 Combustible líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.89 Modo de bajas emisiones de gas combustible (Un eje) . . . . . . . . 9.91 Modo de bajas emisiones de combustible líquido (Un eje) . . . . . . 9.92 Sistema de aire atomizador (atomizador de combustible) . . . . . . 9.92 Transferencia de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.92 xviii © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Sección ÍNDICE Página 10 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1 INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1 DESCRIPCIÓN GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2 COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2 EL PROCESO DE CONTROL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4 ELEMENTOS DE LA TURBOMAQUINARIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8 TERMOPARES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8 TOMAS MAGNÉTICAS DE VELOCIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8 DETECTORES DE TEMPERATURA POR RESISTENCIA (RTD) . . . . . . . . 10.9 TRANSDUCTORES DE VIBRACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9 TRANSMISORES DE PRESIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9 INTERRUPTORES DE PRESIÓN/NIVEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.10 VÁLVULAS SOLENOIDES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.10 Actuador electrohidráulico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.10 Actuadores eléctricos lineales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.11 ELEMENTOS EXTERNOS DE LA CONSOLA (TAURUS 60) . . . . . . . . . . . . . . 10.12 CAJA DE EMPALMES DE CONTROL DEL GENERADOR (TAURUS 60). . . . 10.13 CAJA DE EMPALMES DE CONTROL DE LA TURBINA(TAURUS 60) . . . . . 10.15 CAJA DE EMPALMES DEL ANUNCIADOR DIGITAL (TAURUS 60) . . . . . . . 10.17 CAJA DE EMPALMES DE MONITOREO DEL GENERADOR (TAURUS 60) . . 10.19 CONJUNTO DEL PANEL DE CONTROL DE INCENDIOS . . . . . . . . . . . . 10.21 CONTROLES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.21 Conmutador de AUTO/INHIBIR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.21 Conmutador de DESCARGA manual. . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.21 INDICADORES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.21 Indicador de AUTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.21 Indicador de INHIBIR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.21 Indicador de DESCARGADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.21 SISTEMA DE CONTROL DEL PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.23 BASTIDOR UNIVERSAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.23 BASTIDOR DE LOS MÓDULOS FLEX I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.23 FUENTE DE ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.25 Alimentación eléctrica al sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.25 Alimentación eléctrica electrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.25 MÓDULOS DE E/S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.26 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE (PLC) . . . . . . . . . . . . . . . 10.27 BASTIDOR REMOTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.29 Módulo de interfaz de comunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.30 Sistema de la red ControlNet© . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.30 CONTROL DE RESPALDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.31 CONMUTADORES DE CONTROL (TAURUS 60) . . . . . . . . . . . . . . . . 10.33 Llave selectora de desconexión/local/remoto . . . . . . . . . . . . . 10.33 Botón pulsador de parada de emergencia . . . . . . . . . . . . . . . 10.33 Botón pulsador de silenciador de alarma sonora . . . . . . . . . . . 10.33 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xix ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Sección Página SISTEMA DE CONTROL DEL PLC, CONT. Botón pulsador de aceptación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.34 Botón pulsador de reposición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.34 Indicador/llave selectora de reposición del sistema de respaldo . . . 10.34 Interruptor de arranque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.34 Interruptor de parada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.34 Interruptor de iniciar Auto-SYNC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.35 Interruptor de modalidad de velocidad (Constante/Variable) . . . . . 10.35 CONJUNTOS DE LÁMPARAS INDICADORAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.35 Listo (Verde) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.35 Alarma (Ámbar) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.35 Parada (Roja) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.35 PANTALLAS DEL OPERADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.35 PANELVIEW EN EL PATÍN (TAURUS 60) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.36 PANTALLAS DE VISUALIZACIÓN PANELVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.38 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE MENÚ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.38 RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.39 RESUMEN DEL GENERADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.40 RESUMEN DEL COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.41 RESUMEN DEL ACEITE LUBRICANTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.42 RESUMEN DE TEMPERATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.43 RESUMEN DE VIBRACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.44 RESUMEN DE ALARMAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.45 MONITORES DE LA CONSOLA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.46 TERMINAL DE INTERFAZ DEL OPERADOR TT 2000 (Opcional) . . . . . . . 10.46 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO . . . 10.48 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE RESUMEN DE TEMPERATURAS . . . . 10.49 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE VIBRACIONES . . . . . . . . . . . . . . . 10.50 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE RENDIMIENTO DE LA TURBINA (OPCIONAL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.51 RENDIMIENTO DEL GENERADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.52 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE RESUMEN DE ALARMAS. . . . . . . . . 10.53 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE ALARMAS DE SALIDAS PRIORITARIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.55 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE MEDIDORES . . . . . . . . . . . . . . . . 10.56 PANTALLA DE SELECCIÓN DE REGISTRADOR DE BANDA. . . . . . . . . . 10.57 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE SELECCIÓN DE REGISTRADORES DE BANDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.58 HISTORIAL ANALÓGICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.59 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE TENDENCIAS PREDICTIVAS . . . . . . 10.62 DATOS DE TIEMPO TRANSCURRIDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.64 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE REGISTRO DE DISPAROS . . . . . . . . 10.66 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE SELECCIÓN DE DISPAROS ANALÓGICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.68 xx © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Sección ÍNDICE Página MONITORES DE LA CONSOLA, CONT. PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE SELECCIÓN DEL ARCHIVO DE DISPAROS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.68 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE REGISTRO DE DISPAROS EN FORMATO DE REGISTRADOR DE BANDA . . . . . . . . . . . . . . 10.70 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE REGISTRO DE EVENTOS DISCRETOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.71 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE GUARDAR DATOS . . . . . . . . . . . . . 10.73 PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE CONSTANTES DEL PROGRAMA . . . . 10.74 PANTALLA DE CONTROL DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.76 Fijar nueva contraseña. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.77 Habilitar la impresora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.77 Memoria intermedia de la impresora . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.78 Reproducción remota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.78 11 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 FUNCIÓN DEL SISTEMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 PRINCIPIOS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA . . . . . . . . . . . . . . 11.2 GENERADOR MONOFÁSICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.5 GENERADOR TRIFÁSICO SIMPLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.5 GENERADORES SIN ESCOBILLAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.6 DESARROLLO DEL GENERADOR SIN ESCOBILLAS . . . . . . . . . . . . . 11.6 EXCITATRIZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.8 Reforzador en serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.8 GENERADOR DE IMÁN PERMANENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.9 INTERACTUACIÓN DE LOS COMPONENTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.11 CONSTRUCCIÓN DEL GENERADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.13 ROTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.13 ESTATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.14 Chapas del estator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.14 Devanados del estator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.14 Tapas de extremo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.14 Cojinetes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.15 Patas de apoyo para el montaje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.16 Calentador antihumedad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.16 Protección contra exceso de temperatura de los devanados . . . . . 11.16 ENFRIAMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.17 A prueba de goteo abierto (ODP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.18 Enfriamiento de aire a aire totalmente cerrado (TEAAC) . . . . . . . 11.19 Enfriamiento de agua a aire totalmente cerrado (TEWAC) . . . . . . 11.20 SISTEMA DEL REGULADOR DE VOLTAJE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.21 REGULADOR DE VOLTAJE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.21 Funcionamiento del regulador de voltaje . . . . . . . . . . . . . . . . 11.21 REPARTICIÓN DE CARGA REACTIVA Y REAL . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.27 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xxi ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Sección Página SISTEMA DEL REGULADOR DE VOLTAJE, CONT. Funcionamiento con un solo generador . . . . . . . . . . . . . . . . 11.27 Carga reactiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.27 Repartición de la carga en el modo de caída de voltaje . . . . . . . 11.28 Cómo fijar la relación de caída (regulación) . . . . . . . . . . . . . . 11.29 Repartición de la carga sin caída de voltaje (compensación de corriente cruzada) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.30 CONTROLADOR DEL FACTOR DE POTENCIA/KVAR . . . . . . . . . . . . . 11.32 SINCRONIZACIÓN DEL GENERADOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.35 SINCRONISMO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.35 Analogía del tanque de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.35 Relación de fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.36 Desincronización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.36 Parámetros de sincronización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.36 Igualación del ángulo de fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.36 Sincronización automática. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.37 MÓDULO DE SINCRONIZACIÓN DE LÍNEA (LSM) . . . . . . . . . . . . . . . 11.38 Sincronización automática del módulo sincronizador de línea . . . . 11.38 RELÉ DE COMPROBACIÓN DE SINCRONIZACIÓN . . . . . . . . . . . . . . 11.39 Cierre del interruptor disyuntor para barra desactivada . . . . . . . . 11.39 Repartición de carga de kW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.40 Velocidad constante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.40 Regulación de la velocidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.40 (Velocidad) constante/regulada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.41 SINCRONIZACIÓN MANUAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.41 Sincronoscopio (M104) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.42 Lámparas de sincronización (DS166 y DS167) . . . . . . . . . . . . 11.42 Cierre del interruptor disyuntor CB52 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.42 Abertura del interruptor disyuntor CB52 . . . . . . . . . . . . . . . . 11.43 12 PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1 VERIFICACIÓN PREVIA AL ARRANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.2 CARGADOR DE BATERÍAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.2 CONJUNTO DE TURBINA DE GAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.3 GENERADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.5 SISTEMA DE FILTROS DE ENTRADA DE AIRE . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.5 SISTEMA DE ESCAPE DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.5 ENFRIADOR DE ACEITE LUBRICANTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6 CONTROLES EN EL PATÍN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.7 Caja de empalmes del anunciador digital . . . . . . . . . . . . . . . 12.7 CAJA DE EMPALMES DE MONITOREO DEL GENERADOR . . . . . . . . . . 12.8 CAJA DE EMPALMES DE CONTROL DEL GENERADOR. . . . . . . . . . . . 12.8 xxii © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Sección ÍNDICE Página DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUES LÓGICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.8 SÍMBOLOS LÓGICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.9 Función de AND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.9 Función de OR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.10 Función de ENCLAVAMIENTO (LATCH) . . . . . . . . . . . . . . . . 12.10 Función de TEMPORIZADOR (TIMER) . . . . . . . . . . . . . . . . 12.11 Función de Lógica de Unión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.11 Negación o Inversión Lógica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.12 Dirección del flujo lógico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.12 Función mecánica o acción consecuente . . . . . . . . . . . . . . . 12.12 Indicación de la lámpara de condición . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.13 Salida de la lógica al anunciador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.13 Función de control o entrada del operador . . . . . . . . . . . . . . . 12.13 Bloque de decisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.14 Condición o información . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.14 Indicación de Alarma/Parada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.14 Mensaje de CRT (tubo de rayos catódicos) . . . . . . . . . . . . . . 12.15 Marca de destino/origen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.15 "Marca de origen (desde)" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.15 SECUENCIA DE ARRANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.16 13 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2 MANTENIMIENTO DIARIO Y BÁSICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2 MANTENIMIENTO SEMESTRAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3 MANTENIMIENTO ANUAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3 TAREAS DE MANTENIMIENTO A REALIZAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3 PROCEDIMIENTOS DE MANTENIMIENTO GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.13 DESMONTAJE E INSTALACIÓN DE LOS ACCESORIOS . . . . . . . . . . . . 13.13 ALAMBRE DE SEGURIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.14 LIMPIEZA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.16 DESENGRASE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.16 TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE LAS PIEZAS DE ALUMINIO . . . . . 13.19 DESCARBONIZACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.19 PAR DE TORSIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.20 ACCESO A LA CABINA PARA EL DESMONTAJE DE COMPONENTES . . . . . . . 13.22 APERTURA DEL PANEL DE DOBLE PLIEGUE. . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.22 CIERRE DEL PANEL DE DOBLE PLIEGUE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.24 PROCEDIMIENTOS DE MANTENIMIENTO PROGRAMADO. . . . . . . . . . . . . . 13.25 GENERALIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.25 FILTROS DE GAS COMBUSTIBLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.25 Reemplazo del elemento filtrante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.25 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xxiii ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Sección Página FILTROS DE GAS PILOTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.26 INSPECCIÓN DEL INYECTOR DE COMBUSTIBLE (que no es SoLoNOx) . . 13.27 Inspección y limpieza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.27 Instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.28 EXCITATRIZ DE ENCENDIDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.28 Desmontaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.28 Inspección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.28 Pruebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.29 Instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.30 BUJÍA DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.31 CONJUNTOS DE MULTICABLE DE TERMOPAR. . . . . . . . . . . . . . . . . 13.32 Desmontaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.32 Inspección y pruebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.33 Instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.34 TOMAS MAGNÉTICAS DE VELOCIDAD DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . 13.35 Desmontaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.35 Inspección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.36 Instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.36 FILTRO DOBLE DE ACEITE LUBRICANTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.36 Desmontaje de los elementos filtrantes . . . . . . . . . . . . . . . . 13.37 Instalación del elemento filtrante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.38 LIMPIEZA DEL COMPRESOR DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.39 GENERALIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.39 EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.40 MÉTODOS DE LIMPIEZA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.41 Lavado con agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.42 Lavado con agua a temperatura ambiente normal . . . . . . . . . . 13.42 Lavado con agua a temperatura ambiente baja . . . . . . . . . . . . 13.42 Calidad del agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.42 Limpieza con disolventes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.43 Soluciones de limpieza disponibles comercialmente . . . . . . . . . 13.43 Soluciones de queroseno emulsificado/agua . . . . . . . . . . . . . 13.43 EQUIPO DE LIMPIEZA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.44 Tanque móvil (Rochem) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.45 Tanque estacionario (Rochem) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.46 LIMPIEZA DEL COMPRESOR EN EL MODO DE GIRO . . . . . . . . . . . . . 13.47 Preparativos para la limpieza en giro libre . . . . . . . . . . . . . . . 13.47 Procedimiento de limpieza en el modo de giro. . . . . . . . . . . . . 13.49 Procedimiento de limpieza posterior a la limpieza en el modo de giro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.52 Procedimiento de limpieza en línea. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.53 ENDOSCOPIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.56 INSPECCIÓN CON ENDOSCOPIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.56 EQUIPOS Y ACCESORIOS DEL ENDOSCOPIO . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.57 ANÁLISIS Y EVALUACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.59 xxiv © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Sección ÍNDICE Página ENDOSCOPIO, CONT. DISTORSIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.59 ACUMULACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.60 FROTADURA DE PUNTAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.60 EROSIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.61 SOLDADURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.61 QUEMADURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.62 ANÁLISIS DEL ACEITE LUBRICANTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.62 ANÁLISIS ESPECTROGRÁFICO DEL ACEITE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.62 FERROGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.63 APLICABILIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.64 TÉCNICA DE MUESTREO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.65 HERRAMIENTAS ESPECIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.66 14 EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA (PARA TURBINAS DE UN SOLO EJE TAURUS 60). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.1 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.1 MÉTODOS DE MONITOREO DE CONDICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2 MANUAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2 TURBOTRONIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2 SOFTWARE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2 FACTORES QUE AFECTAN EL RENDIMIENTO DE LA TURBINA . . . . . . . . . . 14.3 CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO EN EL SITIO DE INSTALACIÓN. . . 14.3 Temperatura del aire de entrada (T1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3 Presión barométrica del aire de entrada (altitud del sitio de instalación) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4 Pérdidas de presión en la entrada y el escape . . . . . . . . . . . . 14.4 Pérdidas en los engranajes de salida. . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5 CONDICIONES DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5 CURVAS DE RENDIMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.7 VISUALIZACIÓN SINÓPTICA DEL PROCESO DE MONITOREO DE CONDICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.11 MONITOREO MANUAL DE LAS CONDICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.12 MONITOREO DE CONDICIONES CON EL SISTEMA TURBOTRONIC . . . . . . . . 14.25 PANTALLA DE RENDIMIENTO DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.25 PANTALLAS DE HISTORIAL ANALÓGICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.28 Pantalla de visualización para selección de historial . . . . . . . . . 14.28 Pantalla de visualización de historial analógico . . . . . . . . . . . . 14.30 Pantalla de visualización de tendencias predictivas . . . . . . . . . . 14.31 Pantalla de visualización de selección de tendencias . . . . . . . . . 14.31 Pantalla de visualización de tendencias predictivas . . . . . . . . . . 14.33 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xxv ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Sección Página CAPACIDAD DE TRAZADO DE TENDENCIAS EN UNA COMPUTADORA PERSONAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.35 LIMPIEZA DEL COMPRESOR DE LA TURBINA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.36 APÉNDICE A B C D xxvi CURVAS DE RENDIMIENTO DE LA TURBINA REQUISITOS DE SEGURIDAD CONVERSIONES Y ABREVIATURAS GLOSARIO © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar ÍNDICE LISTA DE FIGURAS Figura Página 1.1 Orientación de la turbomaquinaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 1.2 Orientación del conjunto generador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 1.3 Elementos principales de la turbomaquinaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 1.4 Patín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 1.5 Turbina de gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7 1.6 Generador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8 1.7 Cabina típica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.9 1.8 Panel de control de incendios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.11 1.9 Equipo auxiliar y cabina típicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.16 1.10 Cabina y Equipo auxiliar típicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.17 1.11 Filtro barrera de dos etapas de la entrada de aire. . . . . . . . . . . . . . . . 1.20 1.12 Filtro autolimpiante de la entrada de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.21 1.13 Enfriador de aire a aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.22 1.14 Enfriador de agua a aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.23 1.15 Silenciador del escape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.25 1.16 Controles e indicadores del cargador de baterías . . . . . . . . . . . . . . . . 1.26 2.1 Condiciones de flujo de aire del ciclo Brayton . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 2.2 Curvas del ciclo Brayton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 2.3 Relación de la temperatura y la presión a la velocidad Ngp de 100% . . . . . 2.7 2.4 Álabes del compresor que muestran áreas de difusión . . . . . . . . . . . . . 2.10 2.5 Álabes y estatores del compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.11 2.6 Sección del difusor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.12 2.7 Secciones del difusor/cámara de combustión . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.13 2.8 Boquillas de la primera etapa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.14 2.9 Efecto de las boquillas de la turbina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.15 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xxvii ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Figura Página 2.10 Par de torsión rotatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.15 2.11 Subconjuntos principales de la turbina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.17 2.12 Conjunto de entrada de aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.18 2.13 Cojinete radial de zapatas basculantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.19 2.14 Conjunto de compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.21 2.15 Conjunto de compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.22 2.16 Varillaje de los álabes variables (sistema de combustible no de tipo SoLoNOx) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.23 2.17 Varillaje de los álabes variables (sistema de combustible no de tipo SoLoNOx) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.24 2.18 Acoplamiento Curvic® . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.25 2.19 Acoplamientos Curvic® unidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.26 2.20 Conjunto de turbina y cámara de combustión . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.27 2.21 Cojinete de empuje del productor de gas Taurus 60 . . . . . . . . . . . . . . 2.28 2.22 Conjunto de la cámara de combustión (sistema de combustible no de tipo SoLoNOx) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.30 2.23 Quemador de encendido instalado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.31 2.24 Conjunto de quemador desmontado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.31 2.25 Sección de la turbina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.33 2.26 Boquilla de la turbina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.35 2.27 Conjunto del rotor de la turbina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.36 2.28 Conjunto del conducto del escape de la turbina . . . . . . . . . . . . . . . . 2.38 2.29 Conjunto de caja de reducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.39 2.30 Reducción de velocidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.40 2.31 Unidad de engranajes de reducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.41 2.32 Acoplamiento cizallante (con guardera de acoplamiento desmontada) . . . . 2.42 2.33 Accesorios externos de la turbina (sistema de combustible que no es SoLoNOx) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.46 xxviii © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Figura ÍNDICE Página 2.34 Ubicación de los sellos de aire/aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.48 2.35 Flujo de aire de presionización del sello de aceite de la turbina . . . . . . . . 2.49 2.36 Sello de laberinto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.50 2.37 Diagrama de flujo del aire de enfriamiento de la turbina . . . . . . . . . . . . 2.51 2.38 Instalación de las tuberías de aire de la turbina . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.53 2.39 Ubicación de la válvula de purga de aire del compresor . . . . . . . . . . . . 2.58 2.40 Detalle de la válvula de purga de aire del compresor . . . . . . . . . . . . . . 2.59 2.41 Diagrama esquemático de la válvula de purga de aire del compresor. . . . . 2.59 3.1 Controlador del accionador de frecuencia variable y del arrancador de CA. . 3.3 3.2 Secuencia de arranque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 3.3 Arrancador de par de arranque alto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 3.4 Anunciador/teclado del VFD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.11 3.5 Conjunto de embrague de cuñas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.14 4.1 Componentes del sistema de aceite lubricante . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 4.2 Bomba de aceite de pre/poslubricación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6 4.3 Bomba principal de aceite lubricante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.8 4.4 Conjunto de filtro de aceite lubricante sencillo. . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.14 4.5 Conjunto de filtro de aceite lubricante doble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.15 5.1 Módulo de gas combustible con válvula eléctrica de dosificación de combustible de "alta fuerza". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 5.2 Válvula primaria de corte de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6 5.3 Actuador de la válvula primaria de corte de gas combustible . . . . . . . . . 5.7 5.4 Válvula secundaria de corte de combustible/válvula eléctrica de gas combustible de "alta fuerza". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.9 5.5 Inyector de gas combustible. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.10 5.6 Múltiple de gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.11 5.7 Conjunto de quemador de encendido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.13 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xxix ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Figura Página 5.8 Secuencia de verificación de las válvulas de gas . . . . . . . . . . . . . . . . 5.18 5.9 Componentes del sistema de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.23 5.10 Componentes del sistema de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.26 5.11 Componentes del sistema de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.28 5.12 Módulo de la válvula de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.29 5.13 Actuador de la válvula primaria de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.31 5.14 Válvula primaria de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.32 5.15 Válvula secundaria de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.33 5.16 Válvula secundaria de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.34 5.17 Diagrama de las válvulas piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.36 5.18 Conjunto de la válvula de estrangulamiento de gas. . . . . . . . . . . . . . . 5.37 5.19 Actuador electrohidráulico y conjunto de varillaje . . . . . . . . . . . . . . . . 5.39 5.20 Válvula de control de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.41 5.21 Programación del combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.41 5.22 Actuador de la válvula de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.43 5.23 Pendiente de aceleración de combustible típica. . . . . . . . . . . . . . . . . 5.44 5.24 Inyector de gas combustible. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.45 5.25 Conjunto de quemador de encendido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.47 6.1 Módulo de gas combustible con válvula eléctrica de dosificación de combustible de "alta fuerza". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5 6.2 Válvula primaria de corte de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8 6.3 Actuador de la válvula primaria de corte de gas combustible . . . . . . . . . 6.9 6.4 Válvula secundaria de corte de combustible/válvula eléctrica de dosificación de gas de ”alta fuerza” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.11 6.5 Pendiente típica de aceleración de combustible. . . . . . . . . . . . . . . . . 6.12 6.6 Inyector de gas combustible. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.13 6.7 Múltiple de gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.14 xxx © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Figura ÍNDICE Página 6.8 Conjunto de quemador de encendido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.16 6.9 Secuencia de verificación de las válvulas de gas . . . . . . . . . . . . . . . . 6.21 6.10 Componentes del sistema de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.25 6.11 Componentes del sistema de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.28 6.12 Componentes del sistema de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.30 6.13 Módulo de válvula de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.31 6.14 Actuador de la válvula primaria de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.33 6.15 Válvula primaria de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.34 6.16 Válvula secundaria de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.35 6.17 Válvula secundaria de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.36 6.18 Diagrama de las válvulas piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.38 6.19 Conjunto de la válvula de estrangulamiento de gas. . . . . . . . . . . . . . . 6.39 6.20 Actuador electrohidráulico y conjunto de varillaje . . . . . . . . . . . . . . . . 6.41 6.21 Válvula de control de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.43 6.22 Programación del combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.43 6.23 Actuador de la válvula de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.44 6.24 Pendiente típica de aceleración de combustible. . . . . . . . . . . . . . . . . 6.45 6.25 Inyector de gas combustible. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.46 6.26 Conjunto de quemador de encendido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.48 6.27 Diagrama esquemático del sistema de aire atomizador . . . . . . . . . . . . 6.57 6.28 Componentes del sistema de combustible líquido . . . . . . . . . . . . . . . 6.59 6.29 Conjunto de refuerzo de combustible líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.60 6.30 Componentes del sistema de combustible líquido . . . . . . . . . . . . . . . 6.61 6.31 Válvula dosificadora de combustible líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.67 6.32 Válvula de corte de combustible líquido principal . . . . . . . . . . . . . . . . 6.71 6.33 Componentes del quemador de encendido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.74 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xxxi ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Figura Página 6.34 Componentes de los inyectores del múltiple de combustible líquido. . . . . . 6.76 6.35 Diagrama de transferencia de doble combustible . . . . . . . . . . . . . . . . 6.91 7.1 Diagrama esquemático de los sistemas aire atomizador . . . . . . . . . . . . 7.5 7.2 El conjunto de refuerzo de combustible líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.6 7.3 Los componentes del sistema de combustible líquido . . . . . . . . . . . . . 7.7 7.4 Válvula de corte de combustible líquido principal . . . . . . . . . . . . . . . . 7.12 7.5 Componentes del quemador de encendido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.15 7.6 Componentes del múltiple y de los inyectores de combustible líquido. . . . . 7.17 8.1 Turbina SoLoNOx Centaur 40. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2 8.2 Formación de NOx y CO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3 8.3 Combustión estándar comparada con la combustión con premezcla pobre. . 8.4 8.4 Características de las emisiones de una cámara de combustión de turbina estándar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5 8.5 Sistema SoLoNOx de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.10 8.6 Sistema SoLoNOx de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.10 8.7 Sistema SoLoNOx de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.11 8.8 Comparación de una cámara de combustión convencional con una SoLoNOx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.14 8.9 Múltiples de combustible SoLoNOx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.15 8.10 Inyector de combustible SoLoNOx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.17 8.11 Inyector de combustible SoLoNOx para Centaur/50/Taurus . . . . . . . . . . 8.18 8.12 Actuadores de la entrada de aire al mezclador de vórtice . . . . . . . . . . . 8.19 8.13 Válvula de purgado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.21 8.14 Nueva configuración de la válvula de purgado para los sistemas SoLoNOx de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.22 8.15 Actuador de la válvula primaria de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.26 8.16 Válvula primaria de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.27 8.17 Válvula de gas de alta fuerza PECC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.28 xxxii © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Figura ÍNDICE Página 8.18 Filtro aglutinador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.29 8.19 Quemador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.32 8.20 Circuito de combustible piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.33 8.21 Control electrónico de alta presión de combustible con válvula de restricción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.34 8.22 Sistema de álabes variables (Taurus 60). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.36 8.23 Control de la válvula de purgado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.37 8.24 Temporizador de anchura de pulso de la válvula de purgado (turbina de dos ejes) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.39 8.25 Válvula de purgado de doble combustible SoLoNOx . . . . . . . . . . . . . . 8.39 8.26 Efecto de las SIV sobre las emisiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.41 8.27 Instalación de los aros bloqueadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.42 8.28 Etiquetado del inyector con aro bloqueador instalado . . . . . . . . . . . . . 8.42 8.29 Diseño de los aros bloqueadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.43 8.30 Inyector con aro bloqueador y retén listo para ser conectado . . . . . . . . . 8.44 8.31 Inyector con aro bloqueador in-situ con retén no conectado . . . . . . . . . . 8.45 8.32 Suministro de presión Pcd a la válvula de entrada al mezclador de vórtice. . 8.46 8.33 Actuadores de la entrada de aire al mezclador de vórtice . . . . . . . . . . . 8.48 8.34 Secuencia de verificación de las válvulas de gas . . . . . . . . . . . . . . . . 8.52 8.35 Control de la válvula de purgado y del combustible piloto . . . . . . . . . . . 8.57 8.36 Control de los alabes variables y del combustible piloto . . . . . . . . . . . . 8.59 8.37 Válvulas primaria y secundaria de corte de combustible . . . . . . . . . . . . 8.61 8.38 Válvula secundaria de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.62 8.39 Válvula de control de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.64 8.40 Programa de control de la válvula de control de combustible . . . . . . . . . 8.64 8.41 Control electrónico de combustible (Válvula PEC EGF-931) . . . . . . . . . . 8.66 8.42 Diagrama simplificado del sistema de combustible . . . . . . . . . . . . . . . 8.67 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xxxiii ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Figura Página 8.43 Actuador electrohidráulico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.71 8.44 Lógica de flujo de bloque de piloto uno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.79 8.45 Válvula de control proporcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.82 9.1 Turbina Taurus SoLoNOx de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.3 9.2 Formación de NOx y CO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.5 9.3 Combustión estándar comparada con la combustión con premezcla pobre. . 9.6 9.4 Características de las emisiones de una cámara de combustión de turbina estándar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.7 9.5 Relación aire/combustible comparada con la temperatura de la llama . . . . 9.9 9.6 Características típicas de las emisiones SoLoNOx (2 ejes) . . . . . . . . . . 9.11 9.7 Características típicas de las emisiones SoLoNOx (1 eje) . . . . . . . . . . . 9.11 9.8 Taurus 60 con sistema de doble combustible SoLoNOx de un eje . . . . . . 9.14 9.9 Sistema SoLoNOx de gas típico de dos ejes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.15 9.10 Secuencia de verificación de las válvulas de gas . . . . . . . . . . . . . . . . 9.20 9.11 Taurus 60 con sistema de doble combustible SoLoNOx de un eje. . . . . . . 9.28 9.12 Cámara de combustión estándar en comparación con SoLoNOx . . . . . . . 9.30 9.13 Inyector de combustible SoLoNOx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.31 9.14 Efecto de la posición de las SIV sobre las emisiones . . . . . . . . . . . . . 9.33 9.15 Inyector de doble combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.35 9.16 Ubicación física de los componentes de gas combustible en un SoLoNOx de doble combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.36 9.17 Sistema de doble combustible SoLoNOx con válvula de restricción. . . . . . 9.39 9.18 Componentes del sistema de gas de doble combustible SoLoNOx . . . . . . 9.40 9.19 Dispositivos de control adicionales en el módulo de gas combustible SoLoNOx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.41 9.20 Válvula de control de presión del gas combustible al quemador . . . . . . . . 9.42 9.21 Control electrónico de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.44 9.22 Diagrama de bloque del control electrónico de combustible . . . . . . . . . . 9.45 xxxiv © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Figura ÍNDICE Página 9.23 Control electrónico de combustible de alta fuerza. . . . . . . . . . . . . . . . 9.46 9.24 Aglutinador del filtro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.49 9.25 Control de la válvula de purgado (antes de 1998). . . . . . . . . . . . . . . . 9.50 9.26 Control de la válvula de purgado (posterior a 1998) . . . . . . . . . . . . . . 9.51 9.27 Actuador de la válvula primaria de corte de gas combustible . . . . . . . . . 9.53 9.28 Válvula primaria de corte de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.54 9.29 Válvula secundaria de corte de gas combustible . . . . . . . . . . . . . . . . 9.55 9.30 Actuador electrohidráulico piloto variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.57 9.31 Quemador y encendido de doble combustible. . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.64 9.32 Módulo de combustible líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.65 9.33 Componentes del sistema de gas combustible doble SoLoNOx (hoja 1) . . . 9.66 9.34 Componentes del sistema de gas combustible doble SoLoNOx (hoja 2) . . . 9.67 9.35 Componentes del sistema de gas combustible doble SoLoNOx (hoja 3) . . . 9.68 9.36 Múltiples e inyectores del sistema de doble combustible SoLoNOx . . . . . . 9.82 9.37 Quemador y encendido de doble combustible. . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.83 9.38 Control electrónico de combustible de escala amplia . . . . . . . . . . . . . . 9.85 9.39 Disposición del sistema de gas combustible SoLoNOx . . . . . . . . . . . . . 9.86 9.40 Sistema de doble combustible SoLoNOx con válvula de restricción. . . . . . 9.87 9.41 Álabes directores variables de un solo eje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.90 9.42 Controles de combustible líquido SoLoNOx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.94 10.1 Diagrama de bloque básico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6 10.2 Cajas de empalmes de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.12 10.3 Caja de empalmes de control del generador . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.14 10.4 Caja de empalmes de control de la turbina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.16 10.5 Panel de anunciación digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.18 10.6 Caja de empalmes de monitoreo del generador. . . . . . . . . . . . . . . . . 10.20 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xxxv ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Figura Página 10.7 Caja de empalmes de control de incendios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.22 10.8 Base de terminales y módulo Flex I/O 1794- . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.24 10.9 Bastidor de los módulos Flex I/O y módulos estilo 1794- . . . . . . . . . . . . 10.24 10.10 Fuente de alimentación eléctrica, 5 voltios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.26 10.11 Módulos de E/S 1771- y 1794- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.27 10.12 Panel delantero del PLC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.29 10.13 Módulo Flex ACN-R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.31 10.14 Pantalla PanelView montada en el patín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.36 10.15 Pantalla de visualización de Menú (Menu). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.38 10.16 Pantalla de visualización de resumen de funcionamiento (Operation Summary) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.39 10.17 Pantalla de visualización de resumen del generador (Generator Summary). . 10.40 10.18 Pantalla de visualización de resumen del combustible (Fuel Summary) . . . 10.41 10.19 Pantalla de visualización de resumen del aceite lubricante (Lube Oil Summary) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.42 10.20 Pantalla de visualización de resumen de temperaturas (Temperature Summary) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.43 10.21 Pantalla de visualización de resumen de vibraciones (Vibration Summary). . 10.44 10.22 Pantalla de visualización de resumen de alarmas (Alarm Summary) . . . . . 10.45 10.23 Consola de visualización remota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.47 10.24 Pantalla de visualización de resumen de funcionamiento (Operation Summary) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.48 10.26 Pantalla de visualización de vibraciones (Vibration Summary). . . . . . . . . 10.50 10.27 Pantalla de visualización de rendimiento de la turbina (Engine Performance) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.51 10.28 Pantalla de rendimiento del generador (Generator Summary) . . . . . . . . . 10.52 10.29 Pantalla de visualización de página de alarmas típica (Alarms) . . . . . . . . 10.54 10.30 Pantalla de visualización de alarmas de salidas prioritarias (First Out Alarms) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.55 xxxvi © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Figura ÍNDICE Página 10.31 Pantalla de medidores (Meters). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.56 10.32 Pantalla de selección de registrador de banda (Stripchart). . . . . . . . . . . 10.57 10.33 Pantalla de visualización de selección de registradores de banda (Stripchart) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.58 10.34 Selección de historial analógico (Analog History) . . . . . . . . . . . . . . . . 10.60 10.35 Visualización de historial analógico (Analog History) . . . . . . . . . . . . . . 10.61 10.36 Pantalla típica de visualización de tendencias predictivas (Predictive Trend) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.63 10.37 Pantalla de datos de tiempo transcurrido (Elapsed Time Data) . . . . . . . . 10.65 10.38 Pantalla de selección de registro de disparos (Trigger Log) . . . . . . . . . . 10.67 10.39 Pantalla de visualización de selección del archivo de disparos (Trigger Log) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.69 10.40 Pantalla de visualización de disparos de registrador de banda (Trigger Log) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.70 10.41 Registro de eventos discretos (Discrete Event Log). . . . . . . . . . . . . . . 10.72 10.42 Pantalla de visualización de constantes del programa (Program Constants) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.74 10.43 Pantalla de control del sistema (System Manager) . . . . . . . . . . . . . . . 10.76 11.1 Inducción del voltaje en un conductor moviéndose en un campo magnético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 11.2 Acción del generador de CA básico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4 11.3 Onda sinusoidal de fases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.5 11.4 Generador sin escobillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.7 11.5 Generador de imán permanente (PMG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.10 11.6 Diagrama esquemático simplificado del generador de CA . . . . . . . . . . . 11.12 11.7 Generador de CA con el rotor desmontado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.13 11.8 Estator de generador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.17 11.9 Generador con enfriamiento a prueba de goteo abierto . . . . . . . . . . . . 11.18 11.10 Generador con enfriamiento de aire a aire totalmente cerrado (TEAAC) . . . 11.20 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xxxvii ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Figura Página 11.11 Control de la corriente de excitación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.23 11.12 Regulador de voltaje automático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.25 11.13 Diagrama de interconexión del regulador/generador . . . . . . . . . . . . . . 11.26 11.14 Funcionamiento isócrono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.27 11.15 Ejemplo de caída (regulación) de voltaje al 4% en el generador de 480 voltios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.29 11.16 Circuito de compensación de corriente cruzada. . . . . . . . . . . . . . . . . 11.31 11.17 Interconexión del bucle de repartición de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.32 11.18 Controlador de factor de potencia/Kvar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.34 12.5 Función de Lógica de Unión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.11 12.6 Negación o Inversión Lógica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.12 12.7 Dirección del flujo lógico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.12 12.8 Función mecánica o acción consecuente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.12 12.9 Indicación de la lámpara de condición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.13 12.10 Salida de la lógica al anunciador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.13 12.11 Función de control o entrada del operador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.13 12.12 Bloque de decisión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.14 12.13 Condición o información. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.14 12.14 Indicación de Alarma/Parada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.14 12.15 Mensaje de CRT (tubo de rayos catódicos) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.15 13.1 Métodos para colocar los alambres de seguridad. . . . . . . . . . . . . . . . 13.15 13.2 Puertas de acceso a la cabina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.23 13.3 Sistema instalado para el lavado con detergente de la turbina. . . . . . . . . 13.44 13.4 Juego de inspección con endoscopio FT61060-700 . . . . . . . . . . . . . . 13.58 13.5 Juego de cámara de 35 mm FT61070-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.58 13.6 Grúa de pórtico para la extracción de las turbinas . . . . . . . . . . . . . . . 13.67 14.1 Degradación total del rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5 xxxviii © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar Figura ÍNDICE Página 14.2 Degradación severa de un componente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.6 14.3 Curva de potencia de salida, flujo de combustible, flujo del escape y temperatura del escape (T7) comparadas contra Temperatura de la entrada de aire (T1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.10 14.4 Curva de potencia de salida, flujo de combustible, flujo del escape y temperatura del escape (T7) comparadas contra Temperatura de la entrada de aire (T1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.15 14.5 Curva de potencia de salida, temperatura T5 y presión Pcd . . . . . . . . . . 14.17 14.6 Curva de factor de corrección por altitud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.20 14.7 Efecto de las pérdidas de presión en los sistemas de entrada y escape sobre la potencia de salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.21 14.8 Cuadro de tendencias de presión Pcd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.24 14.9 Cuadro de tendencias de temperatura T5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.24 14.10 Pantalla típica de rendimiento de la turbina de gas (Engine Performance) . . 14.26 14.11 Pantalla típica de visualización de selección de historial analógico (Analog History) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.29 14.12 Pantalla típica de tendencias de historial analógico (Analog History) . . . . . 14.30 14.13 Ejemplo de pantalla de visualización para selección de tendencias predictivas (Predictive Trend) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.32 14.14 Pantalla típica de selección de tendencias predictivas (Predictive Trend) . . . 14.34 A.1 Curva de potencia de salida, velocidad óptima de la turbina de potencia (Nptopt) y velocidad Ngg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.7 A.2 Ejemplo de curva de potencia de salida, temperatura T5 y Pcd . . . . . . . . A.11 A.3 Curva de factor de corrección por altitud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.12 A.4 Efecto de las pérdidas de presión en los sistemas de entrada y escape sobre la potencia de salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.14 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xxxix Capacitación técnica de Solar ÍNDICE LISTA DE TABLAS Tabla Página 3.1 LEDs de modo del monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.11 3.2 LEDs de estado del teclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.12 9.1 Emisiones SoLoNOx garantizadas* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.3 13.1 Sistemas eléctrico y de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4 13.2 Sistemas de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.6 13.3 Sistemas del servoaceite y aceite lubricante . . . . . . . . . . . . . . . 13.7 13.4 Sistema de gas combustible (si corresponde) . . . . . . . . . . . . . . 13.8 13.5 Sistema de combustible líquido (si corresponde). . . . . . . . . . . . . 13.9 13.6 Sistema de combustible doble (si corresponde) . . . . . . . . . . . . . 13.10 13.7 Sistema de inyección de agua (si corresponde) . . . . . . . . . . . . . 13.10 13.8 Sistema de arranque y motores auxiliares . . . . . . . . . . . . . . . . 13.11 13.9 Generador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.11 13.10 Generalidades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.12 13.11 Limpieza de los accesorios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.17 13.12 Valores de par estándar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.21 14.1 Efecto que las condiciones del sitio de instalación ejercen sobre el rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3 14.2 Resumen de los parámetros de las curvas de rendimiento . . . . . . . 14.8 14.3 Datos de monitoreo de condiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.13 14.4 Selección de intervalos de tendencias predictivas e historial analógico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.31 A.1 Valores caloríficos del combustible típicos . . . . . . . . . . . . . . . . A.3 A.2 Lista de símbolos y abreviaturas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.4 C.1 Tabla de conversión del sistema inglés de unidades al sistema métrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.1 C.2 Tabla de conversión, Cont. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.3 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xli ÍNDICE Capacitación técnica de Solar Tabla Página C.3 Fórmulas de potencia para diferentes servicios de potencia de ca . . . C.4 C.4 Fórmulas útiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.5 C.5 Abreviaturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.6 xlii © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN Este cuaderno de trabajo del estudiante está diseñado para utilizarse en el curso de capacitación de Funcionamiento y mantenimiento rutinario del conjunto generador impulsado por turbina Taurus de Solar. El Departamento de Capacitación Técnica de Solar Turbines Incorporated, una empresa subsidiaria de Caterpillar, Inc., presenta este curso. OBJETIVO DEL CURSO El objetivo de este curso de capacitación es familiarizar al personal con la turbomaquinaria, explicar las funciones y principios de funcionamiento de cada uno de los componentes y sistemas principales de la turbina, dar a conocer los procedimientos estándar de funcionamiento, y describir las técnicas de mantenimiento básico preventivo y correctivo. Al concluir este curso de capacitación, el estudiante tendrá un dominio operativo básico de la teoría de las turbinas de gas, conocerá la ubicación y función de los principales componentes de la turbomaquinaria, y estará familiarizado con los procedimientos de funcionamiento y de mantenimiento rutinarios recomendados por el fabricante. Este curso no prepara al estudiante para realizar las funciones avanzadas de mantenimiento y localización de averías. Los conjuntos de turbomaquinaria Solar se fabrican de acuerdo con especificaciones rigurosas, y se requiere una capacitación y/o experiencia más 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xliii INTRODUCCIÓN Capacitación técnica de Solar extensas y profundas antes de que el personal de servicio pueda ser certificado para llevar a cabo reparaciones o ajustes mayores a la turbomaquinaria. DESCRIPCIÓN DEL CURSO DE CAPACITACIÓN El curso de capacitación de funcionamiento y mantenimiento rutinario combina seminarios dirigidos por el instructor, demostraciones prácticas e ilustraciones audiovisuales para producir la transferencia óptima de información. El cuaderno del estudiante se utiliza como referencia y guía de estudio para el estudiante; el instructor puede proporcionar materiales adicionales, tales como diagramas de sistemas, dibujos y esquemas para aumentar y reforzar los conceptos expuestos durante las clases. El cuaderno del estudiante está dividido en secciones por temas, con cada tema dirigido a un elemento específico del conjunto de turbomaquinaria. Los apéndices incluyen un Glosario y los Requisitos de Seguridad para la Turbomaquinaria. Al final de cada sección del cuaderno del estudiante se presenta una serie de Actividades del estudiante, diseñadas para que el estudiante pueda comprobar su comprensión del material cubierto en la sección. En las paginas que siguen a las Actividades del estudiante se presentan las respuestas correctas. INFORMACIÓN DE REFERENCIA El manual de Instrucciones de Operación y Mantenimiento (OMI, por sus siglas en inglés), y los diagramas específicos preparados para el cliente, suministrados con cada conjunto de turbomaquinaria, proporcionan descripciones detalladas de los componentes y sistemas incluidos en el conjunto de turbomaquinaria, y también establecen las recomendaciones de Solar con respecto a los procedimientos de instalación, funcionamiento, inspección y mantenimiento. Las Listas ilustradas de piezas en el OMI facilitan la identificación de piezas de servicio que pueden necesitarse, y se incluyen las instrucciones para ordenar artículos de consumo y piezas de servicio. xliv © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar INTRODUCCIÓN NOTA Este cuaderno de trabajo NO es para utilizarse en lugar de o junto con el manual de operación y mantenimiento para llevar a cabo actividades de mantenimiento. El manual de instalación y funcionamiento, así como las publicaciones de servicio de campo oficiales, proveen las instrucciones y pautas a seguir para esas tareas. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. xlv Capacitación técnica de Solar 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. INTRODUCCIÓN xlvii INTRODUCCIÓN xlviii Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) OBJETIVOS Al completar esta lección el estudiante podrá: 1. Describir el propósito del conjunto generador de potencia. 2. Identificar los elementos principales del conjunto generador de potencia. 3. Describir la función de cada uno de los elementos principales del conjunto generador de potencia. 4. Identificar correctamente los equipos remoto y auxiliar suministrados con el conjunto generador de potencia. 5. Orientación de la turbomaquinaria. OBJETIVO El conjunto generador de potencia ha sido diseñado para proporcionar energía eléctrica de CA a 50 ó 60 Hz a un sistema de distribución industrial o comercial. El conjunto generador incluye una turbina de gas industrial y un generador eléctrico montados sobre un patín o bastidor de base de acero, así como todos los sistemas de soporte y equipos auxiliares montados fuera del patín necesarios. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.1 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar ORIENTACIÓN Se considera que la entrada de la turbina es el extremo delantero del conjunto turbogenerador, con el generador en el extremo delantero (Figura 1.1). Parado en el extremo posterior, y mirando hacia adelante, se establecen el lado izquierdo y el derecho. En la Figura 1.2 se muestra la orientación del conjunto generador. Figura 1.1 Orientación de la turbomaquinaria Hay dispositivos y sensores ubicados alrededor de la turbina. A veces es importante poder identificar la posición en la turbina. Si uno se pone de pie en la parte posterior de la turbina y mira hacia adelante, los sensores están numerados de la misma manera que un reloj con las 12 en punto como punto muerto superior. 1.2 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Figura 1.2 Orientación del conjunto generador 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.3 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar COMPONENTES PRINCIPALES DEL CONJUNTO TURBOCOMPRESOR El conjunto de generación de electricidad de Solar (PG) es un conjunto turbogenerador completamente funcional provisto de todos los accesorios necesarios para funcionar normalmente cuando se conecta a las instalaciones de un cliente. El conjunto de generación incluye los siguientes componentes principales: turbina de gas, conjunto de caja de engranajes de la caja de reducción, generador, bastidor de base del patín en los controles del patín, además de todos los sistemas de soporte requeridos. Figura 1.3 Elementos principales de la turbomaquinaria 1.4 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) CONJUNTO DEL PATÍN El conjunto del bastidor de base del patín (Figura 1.4) es un conjunto soldado rígido fabricado con acero estructural. El patín de dos piezas soporta la turbina de gas y el generador los cuales están instalados en una disposición en línea. Sobre el bastidor también hay montados muchos de los componentes de los sistemas de arranque, combustible, aceite, aire y eléctrico (control). Figura 1.4 Patín TURBINA DE GAS La turbina de gas que se utiliza para impulsar el generador es una turbina de flujo axial, de velocidad constante y de un solo eje. Se apoya sobra el extremo delantero por el conjunto de la unidad de engranajes de reducción, y sobre el extremo posterior por los soportes de la turbina posteriores. El conducto de entrada de aire está empernado al conjunto de entrada de aire de la turbina, en el extremo delantero de la turbina, mientras que el conjunto del conducto de escape está empernado al conjunto de la cámara de 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.5 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar combustión de la turbina, en el extremo posterior del conjunto turbogenerador. La turbina incluye herrajes de montaje para los componentes de los sistemas de combustible, de aceite lubricante y de arranque, así como herrajes para los detectores asociados con el sistema de control. El eje de potencia de salida de la turbina está ubicado en el extremo delantero del rotor del compresor de la turbina donde se acopla con la entrada de la unidad de engranajes de reducción. Esta disposición es la principal diferencia entre las turbinas para impulsar generadores y las turbinas que se utilizan para impulsar compresores u otro equipo giratorio. A lo anterior se le denomina habitualmente accionamiento de extremo muerto (inactivo) (CED). Un conjunto de acoplamiento de tipo por cizallamiento transmite el par de torsión producido por la potencia de salida de la unidad de engranajes de reducción a la velocidad de régimen hacia el generador. Se suministran zapatas de accionamiento de accesorios en la unidad de engranajes de reducción para instalar el arrancador y demás equipo accesorio tales como la bomba principal de aceite lubricante y la bomba de combustible líquido de alta presión en las turbomaquinarias de doble combustible o combustible líquido. NOTA La turbina Mars es una turbina de dos ejes solamente. Por lo tanto, si se usa una turbina Mars para generación será de dos ejes, con impulsión por el extremo caliente (HED). 1.6 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Figura 1.5 Turbina de gas GENERADOR La turbina de gas impulsa el generador a través de la unidad de engranajes de reducción a 1500 rpm (para unidades de 50 Hz) o a 1800 rpm (para unidades de 60 Hz). El generador es de tipo trifásico, con excitatriz sin escobillas y campo giratorio, y lo hay disponible en todas las relaciones de voltaje de salida comunes utilizadas en todo el mundo. Los 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.7 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar usuarios pueden seleccionar la relación de voltaje (voltaje nominal) más adecuada para su instalación. Las unidades de producción de corriente utilizan un sistema de excitación de generador de imán permanente (PMG), lo cual evita la utilización de un sistema de excitación (serie refuerzo) y de reducción del magnetismo residual del campo. Hay un regulador de voltaje automático, específicamente seleccionado para el voltaje de régimen del generador, montado en la sección de control del generador en el sistema de control Turbotronic montado en el patín. Figura 1.6 Generador CABINA OPCIONAL Una cabina acústica del conjunto turbogenerador está disponible como opción estándar para el conjunto generador de potencia. La cabina es un conjunto "prearmado", es decir, que se monta sobre el patín como una unidad, en vez de ser armado sobre el patín (vea la Figura 1.7). Se proporcionan puertas en la cabina para facilitar el acceso al conjunto turbogenerador para llevar a cabo el mantenimiento. Se proporcionan paneles plegables, que se pliegan hacia afuera en forma de acordeón, a ambos lados de la cabina en el área de la unidad de engranajes de reducción y la turbina y en el área del generador 1.8 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) que dan acceso al interior para poder llevar a cabo el mantenimiento principal. Además, la sección del techo ubicada encima del generador es desmontable para permitir acceso con grúa al generador. Los paneles fijos de la cabina no son desmontables. Figura 1.7 Cabina típica 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.9 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar La superficie externa del techo y las paredes de la cabina han sido fabricadas con acero al carbono para proporcionar una protección total contra la intemperie. El interior del techo y las paredes han sido fabricados con chapa de acero perforada con un espacio entre las superficies exteriores e interiores relleno de material aislante a base de fibra de vidrio. Este método de aislamiento reduce considerablemente el ruido y la radiación térmica que emanan de la turbomaquinaria. Ventilación de la cabina La cabina incluye un ventilador accionado por motor eléctrico que proporciona un flujo de aire de enfriamiento forzado para la cabina y los devanados del generador. Parte del aire de enfriamiento es aspirado por el generador para enfriar los devanados, y luego sale a través de un silenciador de ventilación montado en el techo ubicado a la mitad de la cabina. El aire restante pasa a través de la cabina para disipar el calor emitido por la turbomaquinaria y sale a través del silenciador montado en el techo ubicado en la parte posterior de la cabina. El equipo de filtración para el aire de ventilación de la cabina también está disponible como opción. Esto es especialmente importante en las zonas donde el aire está altamente contaminado ya que el polvo puede acumularse y obstruir los devanados del generador. La acumulación de polvo acorta la vida útil del generador ya que reduce el efecto del enfriamiento del aire y contribuye a la ruptura del aislamiento del devanado. Se suministran silenciadores en estas ubicaciones ya que el ruido sale de la cabina a través de las aberturas del escape y la entrada de la ventilación. Sistema de protección contra incendios La cabina consta de un sistema de detección de incendios doble y un sistema de extinción de incendios de CO2 bajo la supervisión del panel de control de incendios, el cual está empotrado en el exterior de la pared delantera de la cabina, tal como se muestra en la Figura 1.8. 1.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Figura 1.8 Panel de control de incendios Los tres detectores ultravioleta (UV) que monitorean constantemente el interior de la cabina proporcionan la detección de incendios primaria. La detección de la identificación ultravioleta de una llama por los detectores iniciará una descarga automática de CO2 en el interior de la cabina y la parada automática de la turbina. Se cerrarán las persianas contra incendios ubicadas en los ventiladores de escape y entrada de ventilación activadas por la presión del CO2 descargado en el colector de pulverización. El cierre de las persianas facilita la retención de una fuerte concentración de CO2 en la cabina. Se incluye una opción de estanqueidad en el sistema que monitorea constantemente si los detectores de UV están defectuosos. Un sistema de detección térmica independiente proporciona la detección de incendios auxiliar o secundaria. Este es un sistema de acción más lento diseñado para responder a un aumento rápido en la temperatura del aire de la cabina. El aumento más lento de calor asociado con el arranque de la turbina y el funcionamiento normal es ignorado 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.11 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar por el detector térmico, pero una elevación rápida de la temperatura, típica de un incendio, inicia la descarga de CO2 en el interior de la cabina. Las dos lámparas estroboscópicas rojas externas, montada cada una en las esquinas superiores diagonales del techo, proporciona una indicación visual de la descarga de CO2. Las botellas de CO2 pueden ser suministradas en un portabotellas de color rojo brillante o se pueden enviar a granel para su montaje en el bastidor. Sistema de monitoreo de gas Las cabinas de la turbomaquinaria de doble combustible y de gas combustible llevan incorporado un sistema de monitoreo de gas combustible el cual monitorea constantemente la cabina para detectar la presencia de gas inflamable. Este sistema también está bajo la supervisión del panel de control de incendios. La detección de gas hará que se active una alarma o una parada, dependiendo de la concentración de gas detectada. La indicación de alarma suele ser del nivel explosivo inferior del 30% y la indicación de parada del nivel explosivo inferior del 50%. Además, hay una salida del sistema de monitoreo de gas incorporada en la secuencia de arranque de la turbina como “arranque permisivo”. Se cancelará la secuencia de arranque automáticamente si se detecta gas al final de la secuencia de purgado de la cabina. Desmontaje de la turbina Hay una viga de trole de grúa viajera interna incorporada en la cabina para facilitar el desmontaje de la unidad de engranajes de reducción y la turbina. La viga de trole de grúa viajera va instalada de forma transversal al eje de la turbina, pero se desplaza por el mismo eje. Se puede empernar una extensión de viga de grúa viajera a la viga de trole de grúa viajera interna para poder extraer la caja de engranajes o la turbina de la cabina. Esta operación requiere el desmontaje del panel de la cabina. El equipo opcional disponible incluye una grúa de trole de cadena y un equipo de manejo externo que consta de una extensión empernada a la viga de trole de grúa viajera y una estructura A. 1.12 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Iluminación interior Tres conjuntos de lámparas incandescentes proporcionan la iluminación interior de la cabina. PANELES DE INDICADORES Y CONTROL MONTADOS EN EL PATÍN El conjunto generador de potencia contiene un sistema de control Turbotronic en el patín. El sistema de control está alojado en dos módulos ubicados en el extremo delantero del patín, tal como se ilustra en la Figura 1.3. Además de los elementos de alojamiento del sistema de control, los módulos actúan como cajas de empalmes para el cableado de conexión entre el sistema y sus detectores. También sirven de puntos de conexión para el cableado de conexión hacia las instalaciones fuera del patín tales como el equipo de distribución eléctrica del cliente y el equipo de monitoreo remoto. Uno de los módulos aloja el sistema de anunciación digital “PanelView 1000” y el módulo de control al que se suele conocer como HMI (interfaz entre hombre y máquina). Es posible visualizar los parámetros de la turbomaquinaria, llevar a cabo las funciones de arranque, parada e iniciar el sistema de sincronización automática desde este módulo. El módulo HMI (interfaz entre hombre y máquina) también aloja el botón pulsador de parada de emergencia, el cual está cubierto para evitar pulsarlo por accidente. El sistema de control Turbotronic se describe en más detalle más adelante en este libro. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.13 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar EQUIPO AUXILIAR Y REMOTO Algunos equipos incluidos con el conjunto turbogenerador se localizan a distancia del conjunto turbogenerador, ya sea por consideraciones de seguridad o por características de funcionamiento. Entre estos equipos se suelen encontrar el conjunto de bastidor de baterías de 120 V CC, el cargador de baterías, el enfriador de aceite lubricante, el sistema de filtro de entrada de aire a la turbina, el tiro y el silenciador del escape, los gabinetes del accionador de frecuencia variable (VFD) (para el sistema de arranque eléctrico de CA y las turbomaquinarias equipadas con bombas de combustible líquido accionadas por motor eléctrico), y los contactores de CC asociados con la bomba de poslubricación de respaldo. 1.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) EQUIPO AUXILIAR Se puede montar un patín auxiliar aparte en la parte superior de la cabina. En el patín van montados un silenciador de entrada de aire y filtros, el silenciador del escape y los conductos asociados. También puede haber un enfriador de aceite montado en el patín auxiliar como opción. Las Figuras 1.9 y 1.10 muestran las dos (2) configuraciones típicas de la cabina y el equipo auxiliar. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.15 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar Figura 1.9 Equipo auxiliar y cabina típicos 1.16 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Figura 1.10 Cabina y Equipo auxiliar típicos NOTA La cabina no reduce el ruido de la turbina que emana de la entrada de aire de combustión o del escape de la turbina. Estas áreas deben tratarse por separado con el equipo silenciador del escape y entrada, el cual se detalla en otra parte de esta sección. SISTEMA DE ENTRADA DE AIRE A LA TURBINA El aire de combustión limpio es esencial para proporcionar un funcionamiento eficiente de la turbina de gas. Las materias contaminantes se pegarán a los álabes, especialmente aquéllos ubicados en la sección del compresor. La acumulación de suciedad altera el perfil del álabe, lo cual empeora la eficiencia del flujo de aire que pasa a través de la turbina y disminuye así el rendimiento de la turbina. Por lo tanto, la filtración de aire es una parte importante para cualquier instalación. Hay dos tipos principales de filtración de aire disponibles para la unidad generadora de potencia La selección del tipo depende de la calidad del aire en 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.17 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar la ubicación de la instalación. El tipo más simple y económico es el filtro barrera de dos etapas que consta de un prefiltro en la primera etapa y un conjunto de elemento filtrante en la segunda etapa. El filtro autolimpiante es el otro tipo de filtro disponible para la unidad generadora de potencia. Ambos tipos de filtros pueden suministrarse con caperuzas contra los elementos y mallas contra insectos. Filtro barrera de dos etapas El filtro barrera de dos etapas, (vea la Figura 1.11), consta de un conjunto de elementos filtrantes dobles en forma de cono. El cono de cada elemento filtrante principal está equipado con envoltura de prefiltro. El aire es extraído de la superficie exterior del prefiltro, y después de pasar por el prefiltro y el elemento filtrante, el aire limpio pasa del interior del cono a la entrada de aire de la turbina. El prefiltro, que atrapa la mayor parte del polvo que pasaría al elemento filtrante, puede cambiarse fácil y económicamente mientras la turbina está en marcha. El mantenimiento alarga la vida útil de los elementos filtrantes. Será necesario cambiar los elementos filtrantes cuando estos acaban quedando obstruidos con el polvo. El sistema de control Turbotronic envía una señal de alarma indicando que hay que llevar a cabo el mantenimiento, dicha alarma se inicia a un nivel alto de presión diferencial preestablecido en el conjunto de filtros. La turbina seguirá funcionando bajo la condición de alarma, pero el sistema de control parará la turbina automáticamente si la presión diferencial alcanza el segundo nivel preestablecido más alto. Hay un indicador de presión diferencial ubicado en la parte exterior del la caja del filtro. Dicho indicador puede ser inspeccionado periódicamente para determinar el nivel actual de presión diferencial de cara al mantenimiento programado. Filtro autolimpiante El filtro autolimpiante, (vea la Figura 1.12), es de un diseño más avanzado y se utiliza, por lo general, en ambientes donde el aire está altamente contaminado por polvo y materias contaminantes sólidas, tales como los desiertos. El funcionamiento del filtro autolimpiante depende de la disponibilidad continua 1.18 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) de un suministro de aire comprimido. El conjunto de filtros en este diseño es semejante al filtro barrera con la excepción de que cada elemento filtrante es una combinación de dos elementos, uno de forma cilíndrica y otro de forma cónica. El flujo de aire que pasa a través del filtro es del exterior hacia el interior. Cuando la presión diferencial total de la superficie del área del filtro alcanza un nivel alto preestablecido, los impulsos por aire comprimido se disparan en secuencia y en dirección inversa por cada fila de elementos. Esta acción es automática y continuará arrastrando las partículas de polvo hasta que la presión diferencial en los filtros vuelva a un nivel inferior preestablecido. A la larga, el polvo acumulado en los elementos filtrantes alcanzará un nivel en el cual la autolimpieza no resultará efectiva. Se deberán reemplazar los elementos filtrantes en ese momento. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.19 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar Figura 1.11 Filtro barrera de dos etapas de la entrada de aire 1.20 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Figura 1.12 Filtro autolimpiante de la entrada de aire CONJUNTO DEL ENFRIADOR DE ACEITE LUBRICANTE Un flujo continuo de aceite enfriado por el enfriador de aceite lubricante (vea la Figura 1.13) enfría los cojinetes de la turbina, el generador y la unidad de engranajes de reducción. La turbomaquinaria se suministra con un enfriador de aire a aceite o un enfriador de agua a aceite en función del tipo de instalación. En cualquiera de los casos, el enfriador está montado fuera de la turbomaquinaria y va conectado al sistema de aceite lubricante de la turbomaquinaria por una tubería de conexión. Las conexiones de tuberías entre el conjunto 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.21 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar turbogenerador y el enfriador se hacen mediante dos conexiones de brida ubicadas una al lado de la otra en el lado izquierdo del patín. ENFRIADOR DE AIRE A ACEITE La Figura 1.13 muestra un enfriador de aire a aceite típico que consta de un intercambiador de calor de tipo tubo y aleta y un ventilador de enfriamiento. El conjunto del enfriador ha sido diseñado para disipar el máximo de cargas caloríficas absorbidas por los cojinetes del equipo a una temperatura del aire ambiente máxima estimada. El ventilador va montado directamente sobre el eje del motor trifásico de CA. Figura 1.13 Enfriador de aire a aceite 1.22 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) ENFRIADOR DE AGUA A ACEITE La Figura 1.14 muestra un enfriador de agua a aceite típico. Este tipo de enfriador consta de una serie de placas de aleación finas y onduladas empaquetadas y comprimidas para crear una distribución de canales de flujo paralelos. Una parte del fluido pasa por los canales impares y la segunda parte del fluido por los canales pares. El calor proveniente del aceite que fluye por un lado de cada placa es transferido mediante el material en la placa hacia el agua de refrigeración en el otro lado. Figura 1.14 Enfriador de agua a aceite 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.23 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE ESCAPE SILENCIADOR DEL ESCAPE La Figura 1.15 muestra una instalación típica del sistema de escape. El elemento principal es el silenciador del escape de piso más utilizado en las turbomaquinarias Solar. En esta ilustración, el silenciador está conectado a la brida del escape de la turbina mediante una extensión corta horizontal de conducto y el fuelle del escape. NOTA Se pueden instalar otros tipos de sistema de escape, sobre todo en las instalación de cogeneración, pero estos sistemas son de diseño especial y sólo se tratan de forma individual. El silenciador de piso está normalmente anclado al piso, por lo que es necesario un fuelle para compensar la expansión térmica. La temperatura de superficie del silenciador alcanza la de los gases de escape que pasan por dicho silenciador. Para protección del personal, el diseño del silenciador lleva incorporada una malla de metal abocardado montada en los montajes verticales (separadores) alrededor de la posición inferior. 1.24 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Figura 1.15 Silenciador del escape EQUIPO AUXILIAR CARGADOR DE BATERÍAS Por lo general está incluido un conjunto de bastidor y cargador de baterías instalado a distancia (Figura 1.16) con el conjunto turbocompresor cuando el cliente no proporciona la fuente de alimentación eléctrica de CC requerida. El cargador de baterías está alojado en un solo armario. Los interruptores disyuntores, instalados en la parte delantera del armario, deben estar en la posición cerrada (ON) para "armar" los sistemas de control antes de arrancar el equipo. El sistema se describe como "totalmente" armado cuando todos los interruptores disyuntores indicados están cerrados. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.25 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar Figura 1.16 Controles e indicadores del cargador de baterías 1.26 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) ACTIVIDAD DEL ESTUDIANTE 1. Explique brevemente el propósito del conjunto turbogenerador. _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.27 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) 2. Capacitación técnica de Solar Identifique y anote en cada uno de los espacios en blanco el nombre de los elementos principales del conjunto turbogenerador. A. __________________________________________ B. __________________________________________ C. __________________________________________ D. __________________________________________ E. __________________________________________ F. __________________________________________ G. __________________________________________ H. __________________________________________ 1.28 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) 3. Explique de qué manera contribuyen los siguientes componentes al funcionamiento del conjunto turbogenerador. A. Turbina de gas __________________________ ________________________________________ ________________________________________ B. Conjunto de engranajes de reducción _____ ________________________________________ ________________________________________ C. Generador ______________________________ ________________________________________ ________________________________________ 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.29 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) 4. Capacitación técnica de Solar Identifique la orientación del conjunto turbogenerador y anote en la letra que corresponda las palabras izquierdo, derecho, anterior o posterior. A. __________________________________________ B. __________________________________________ C. __________________________________________ D. __________________________________________ 1.30 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) 5. 9080 Identifique el equipo auxiliar y remoto y anote el nombre en cada una de las letras abajo que corresponda con la ilustración en la siguiente página. A. _______________________________________ B. _______________________________________ C. _______________________________________ D. _______________________________________ E. _______________________________________ F. _______________________________________ G. _______________________________________ H. _______________________________________ I. _______________________________________ J. _______________________________________ © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.31 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) 1.32 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) NOTAS: 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.33 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) Capacitación técnica de Solar NOTAS: 1.34 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) CLAVE DE RESPUESTAS 1. El propósito del conjunto turbogenerador es producir energía eléctrica de CA, ya sea en frecuencias de 50 ó 60 Hz. 2. A. Turbina de gas B. Entrada de aire C. Unidad de engranajes de reducción D. Generador E. Patín del turbogenerador F. Eje de interconexión G. Panel de indicadores de la turbina de gas H. Escape 3. Turbina de gas - proporciona la fuerza giratoria para impulsar el generador. Conjunto de engranajes de reducción reduce la velocidad de salida de la turbina a la velocidad de entrada requerida del generador. Generador - convierte la fuerza giratoria en energía eléctrica CA. 4. A. Lado derecho B. Posterior C. Lado izquierdo D. Anterior 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.35 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) 5. Capacitación técnica de Solar A. Filtros de la entrada de aire B. Enfriadores de aceite lubricante C. Cargador de baterías D. Escape del aire del generador E. Venteo del escape de la cabina F. Silenciador del venteo de entrada a la cabina G. Generador de turbina con cabina H. Consola de control I. Silenciador del escape J. Cilindro del agente extintor 1.36 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 1.37 FUNCIONES Y DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR (Unidades PG) 1.38 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) TURBINA DE GAS (GSPG) OBJETIVOS Al completar esta lección el estudiante podrá: 1. Explicar el propósito de la turbina. 2. Describir en secuencia los cuatro pasos del proceso termodinámico del ciclo Brayton. 3. Identificar los principales subconjuntos de la turbina y explicar la función de cada uno de ellos. 4. Identificar los cuatro sistemas de soporte de la turbina. 5. Describir los procesos utilizados en la turbina de gas para el sellado del rotor, la evitación de la condición de bombeo y el enfriamiento de una sección de la turbina. GENERALIDADES Una turbina de gas industrial es una turbina térmica que convierte la energía química del combustible en energía mecánica utilizando el aire como medio de conversión. Esta energía mecánica resultante se puede utilizar para impulsar muchos tipos de equipos rotatorios. La turbina Taurus 60 que se trata en este cuaderno de trabajo se usa para impulsar un generador eléctrico. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.1 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar TEORÍA DE LA TURBINA DE GAS La turbina de gas se puede describir como una turbina térmica en la cual la energía desarrollada a partir de la expansión del gas se convierte en energía mecánica mediante la aplicación de un proceso termodinámico conocido como el ciclo Brayton (ilustrado en la Figura 2.1). CICLO BRAYTON El ciclo Brayton, en la forma en que se aplica a la turbina de gas, consiste en los cuatro eventos siguientes: COMPRESIÓN - Se comprime el aire atmosférico. COMBUSTIÓN - Se agrega combustible al aire comprimido y se enciende la mezcla. EXPANSIÓN - Los gases calentados se expanden a través de la sección de la turbina y producen par de torsión rotacional. ESCAPE - Los gases de escape salen de la sección de expansión y se descargan a la atmósfera. El ciclo Brayton que tiene lugar en la turbina es un proceso continuo y uniforme. La compresión, la combustión, la expansión y la producción de potencia de salida mecánica rotatoria resultante ocurren simultánea y continuamente. 2.2 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.1 Condiciones de flujo de aire del ciclo Brayton 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.3 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.2 Curvas del ciclo Brayton Compresión El aire entra continuamente a la turbina a través de la entrada de aire donde es comprimido por el compresor de flujo axial de doce etapas. El aire comprimido fluye hacia dentro de la cámara de combustión donde se mezcla con el combustible inyectado. NOTA La turbina de gas sólo utiliza para la combustión un cuarto aproximadamente del aire total que comprime. El aire restante se utiliza para enfriar componentes críticos de la sección de piezas calientes y generar gases de alta velocidad que pasan a través de la sección de la turbina para producir potencia rotatoria. 2.4 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Combustión La combustión de la turbina de gas es un proceso autosustentante continuo, pero es necesario el encendido inicial durante la secuencia de arranque de la turbina. Un quemador de encendido sobresale dentro de la cámara de combustión. En un punto específico de la secuencia de arranque, cuando la mezcla de combustible/aire ha entrado en la cámara de combustión, se alimenta combustible al quemador desde una tubería se suministro separada. El combustible es encendido inmediatamente por una bujía de encendido y la llama de quemador de alta energía resultante enciende entonces la mezcla de combustible/aire en la cámara de combustión. El sistema de control verifica entonces el encendido inicial y se apaga el quemador de encendido. La combustión se mantiene continuamente siempre y cuando se mantenga un flujo adecuado de la mezcla combustible/aire en la cámara de combustión. Expansión El gas caliente generado en la cámara de combustión se expande rápidamente y mientras su presión permanece relativamente constante, el gas aumenta mucho su volumen y velocidad de flujo. La sección de la turbina a través de la cual se expande el gas proporciona una vía de escape, entregando gran parte de su calor, velocidad y energía de presión para hacer girar el rotor de la turbina. La energía mecánica es producida así por la fuerza de los gases en expansión en los álabes del rotor de la turbina a medida que pasa por ellos y escapa a la atmósfera. La energía del combustible ha sido convertida ahora en potencia mecánica por el rotor de la turbina, la cual produce par de torsión de salida en el eje del rotor. Esta potencia mecánica impulsa al generador por medio de la unidad de engranajes de reducción. También impulsa al rotor del compresor de la turbina en el mismo eje de manera que se mantenga el ciclo continuo de compresión, combustión y escape. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.5 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar NOTA Una carga y velocidad de régimen, de aproximadamente dos tercios de la energía entregada a la sección de la turbina, se utiliza para impulsar el compresor y los accesorios internos de la turbina Escape La presión del gas de combustión en expansión se reduce a medida que impulsa el rotor de la turbina y después sale a la atmósfera primero a través del conducto del escape y después a través del silenciador del escape. Algunas instalaciones pasan el gas de escape a través de un equipo de recuperación de calor de desecho para extraer la energía térmica utilizable restante. RELACIONES ENTRE LA TEMPERATURA Y LA PRESIÓN Durante el ciclo de funcionamiento de la turbina de gas, hay relaciones directas entre las diferentes temperaturas y presiones. Algunas de éstas se utilizan para ingresar la información en los sistemas de control y se sigue su trayectoria para determinar las condiciones de la turbina. La Figura 2.3 es un diagrama de puntos de datos que se utilizan generalmente para hacer funcionar y monitorear la turbina. Estas son las temperaturas y las presiones a las cuales se hará referencia a lo largo de este curso. 2.6 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.3 Relación de la temperatura y la presión a la velocidad Ngp de 100% CONTROL DE LA TURBINA CONTROL DE LA VELOCIDAD Y DE LA CARGA Debido a que la frecuencia del generador está directamente relacionada con la velocidad del generador, es de vital importancia que la velocidad de la turbina se mantenga a un nivel constante. Esto se logra mediante un control preciso de la entrada de combustible a la turbina. La capacidad de carga de la turbina está relacionada también con la entrada de combustible. Por consiguiente el sistema de control de combustible desempeña una función importante en el control de la turbina y de su carga. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.7 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Control de velocidad Durante el arranque la velocidad de la turbina se aumenta a su plena velocidad acorde con la frecuencia especificada del generador, y se mantiene así manteniendo el flujo de combustible a un régimen de flujo constante. No se puede aplicar carga hasta que se alcanza esta velocidad y el sistema de control indica que la turbina está lista para aceptar carga. Cuando se aplica carga al generador, el flujo de combustible aumenta automáticamente a un régimen suficiente para mantener la misma velocidad del turbina y frecuencia del generador. A la inversa, cuando se reduce la carga, el sistema de control de combustible reduce el flujo de combustible. Este concepto de control de velocidad se puede entender con facilidad si se compara con una persona manejando un automóvil. Al principio el conductor acelera para alcanzar una velocidad de viaje deseada. Si la carretera está perfectamente a nivel, sólo necesita mantener su pie en el acelerador en una cierta posición para mantener una velocidad constante. Si se encuentra una pendiente hacia arriba, que agrega "carga" al motor, se debe presionar más fuerte el acelerador para mantener la misma velocidad, y del mismo modo se afloja en una pendiente hacia abajo. Control de carga El control de combustible se utiliza también para controlar la temperatura de la turbina dentro de límites aceptables para garantizar una vida útil prolongada de la turbina. A medida que aumenta la carga, aumenta el flujo de combustible y se eleva la temperatura de la turbina, mientras que la velocidad permanece constante. No obstante, hay una temperatura T5 óptima que produce la capacidad de carga máxima de la turbina mientras permanece dentro de su vida útil de diseño. Si se permite que la turbina funcione a temperaturas más allá de este punto se reduciría drásticamente su ciclo de vida útil. Se ha establecido un punto de ajuste de parada a esta temperatura T5. Esto se conoce como temperatura T5 máxima y los operadores deben estar conscientes de que si se aplica demasiada carga y la temperatura T5 aumenta más allá de este punto de ajuste, el sistema 2.8 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) de control Turbotronic iniciará una parada de la turbina. La temperatura T5 máxima es un valor fijo, pero la temperatura ambiente es obviamente una variable, por lo tanto, la capacidad de carga máxima del generador aumenta a medida que disminuye la temperatura ambiente, y viceversa. CONTROL DE LA CONDICIÓN DE BOMBEO DE LA TURBINA Durante el arranque y la parada las etapas delanteras del compresor de la turbina producirán más aire comprimido del que pueden manejar las etapas posteriores del compresor. El exceso de aire comprimido puede acumularse en las etapas finales de la compresión y, si es lo suficientemente grave, puede fluir en sentido contrario a través del compresor. Esta condición es conocida como bombeo del compresor y puede ser dañina para una turbina. El bombeo de la turbina se evita de dos formas. Los álabes directores variables en la entrada y en las primeras tres etapas del compresor se ajustan a un ángulo de apertura mínimo durante el arranque y abiertos al máximo cuando la velocidad de la turbina ha alcanzado un nivel preestablecido. Simultáneamente, una válvula de purga de aire deriva el exceso de aire de la cámara de combustión alrededor de la sección de la turbina y directamente hacia la corriente de escape durante las velocidades bajas de la turbina. Ambos sistemas ayudan a reducir el exceso de volumen de aire en la turbina en estos puntos críticos y, por consiguiente, evitan que ocurra el bombeo de la turbina. El tópico de la evitación de la condición de bombeo se trata en forma más detallada más adelante en esta sección. APLICACIÓN DEL CICLO BRAYTON FUNCIONAMIENTO DEL COMPRESOR Los álabes del compresor y los álabes estatóricos tienen forma aerodinámica en la vista transversal, similar al ala de una aeronave (Figura 2.5). A medida que gira el rotor del compresor, la acción aerodinámica de los álabes de la primera etapa extraen aire de la garganta de entrada del conjunto de entrada de aire y lo acelera hacia la primera línea de álabes estatóricos. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.9 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar La acción de mover un perfil aerodinámico a través del aire es similar a la creación de un "sustentación" en el ala de una aeronave, lo que hace que ésta vuele. El mismo efecto de sustentación se crea en los álabes del rotor, pero debido a que se rotan para alejarlos de las zonas de baja presión, el vacío creado se llena con aire proveniente de la etapa precedente, lo que induce al aire a moverse aún más dentro del compresor. Los álabes directores de entrada, a la entrada del compresor, ajustan el flujo de aire para que llegue a los bordes de ataque de los álabes de la primera etapa del rotor en el ángulo correcto para una eficiencia máxima. Figura 2.4 Álabes del compresor que muestran áreas de difusión Se agrega energía cinética al aire, debido a su velocidad, a medida que se acelera hacia dentro del compresor por la acción de los álabes del rotor en giro. Al pasar a través de la primera sección del rotor, el flujo de aire experimenta un aumento de presión al ser forzado a un espacio de aire cada vez más restringido debido a la forma cónica del rotor del compresor. Cada una de las doce etapas sucesivas comprime el aire recibido de la etapa anterior. A medida que el aire fluye a través de cada sección del rotor, su ángulo es reajustado por la próxima sección de álabes estatóricos, de manera que el flujo de aire se ajusta una vez más al ángulo correcto para la próxima sección del rotor. Por tanto, el flujo de aire pasa a través del compresor en una dirección general lineal o "axial". 2.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.5 Álabes y estatores del compresor Después de salir de la etapa 12 del compresor, el aire entra a la sección del difusor del compresor donde reduce su velocidad y experimenta un aumento de presión final. Esta presión se conoce como presión “Pcd” (presión en la descarga del compresor) y es el valor de presión más alto de cualquier lugar de la turbina. NOTA Un valor de relación de compresión nominal es 11,7:1 y se usa en los cálculos del rendimiento. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.11 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.6 Sección del difusor FUNCIONAMIENTO DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN A medida que el aire comprimido se expande dentro de la cámara de combustión aproximadamente un cuarto del aire es dirigido hacia la cúpula de la cámara de combustión, donde se mezcla con el combustible inyectado para el proceso de combustión. El volumen de aire restante se desvía de la cúpula de la cámara de combustión, y entra en los separadores de combustión interior y exterior más lejos corriente abajo donde se usa para enfriar y posicionar el cono de la llama. Después de esto, el aire se somete a la llama creada por la mezcla de combustible/aire encendida de manera que la energía térmica liberada del combustible quemado hace que su temperatura aumente escalonadamente. Este proceso crea una mezcla muy caliente de gases en rápida expansión dentro de la cámara de combustión la cual pasará después a través de la sección de la turbina. FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA El conjunto de turbina funciona en forma inversa al conjunto de compresor, extrayendo energía rotatoria de la corriente de gas caliente convirtiéndola de presión y temperatura a par de torsión rotatorio. 2.12 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.7 Secciones del difusor/cámara de combustión 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.13 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar En la sección de la turbina, cada rotor es precedido por una sección de boquillas estacionarias, llamadas así porque la forma de los espacios entre perfiles aerodinámicos adyacentes crea el mismo efecto que la boquilla de una manguera de jardín (vea la Figura 2.9). La mezcla de aire/combustible, o gas, en expansión en la cámara de combustión que entra en la sección de boquillas es acelerada por el efecto restrictivo de las boquillas y entra en el próximo conjunto de álabes del rotor a una velocidad incrementada. Figura 2.8 Boquillas de la primera etapa La fuerza de esta velocidad se convierte en par de torsión rotatorio por la reacción de los álabes del rotor de la turbina, a medida que el gas pasa a través del rotor hacia la sección del escape. Este par de torsión generado es la fuerza que hace girar el eje de la turbina y acciona así el equipo impulsado. 2.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.9 Efecto de las boquillas de la turbina Figura 2.10 Par de torsión rotatorio FUNCIONAMIENTO DEL ESCAPE Los gases calientes, una vez convertida la mayoría de su energía térmica y cinética a energía mecánica, continúan su expansión a través del difusor del escape y del sistema de escape, reduciéndose por último a presión atmosférica. Algo de la energía térmica permanece aún en estos gases, y en algunas instalaciones, en vez de enviarlos directamente a la atmósfera, recuperan la energía restante pasándolos a través de un sistema de recuperación de calor residual. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.15 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar SUBCONJUNTOS Y COMPONENTES DE LA TURBINA La turbina de gas está compuesta por varios subconjuntos principales que están empernados entre sí a lo largo del eje de la turbina, (vea la Figura 2.11). A continuación se proporcionan descripciones de los subconjuntos. 2.16 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.11 Subconjuntos principales de la turbina 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.17 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Conjunto del compresor de la turbina El conjunto compresor de la turbina está compuesto por un número de subconjuntos más pequeños. Éstos son: • Conjunto de entrada de aire • Carcasa del compresor • Rotor del compresor • Difusor del compresor CONJUNTO DE ENTRADA DE AIRE El conjunto de entrada de aire, y por lo tanto el extremo delantero de la turbina, está empernado a y soportado desde la unidad de engranajes de reducción. Proporciona una vía radial de 360 grados para que el aire fluya hacia dentro del compresor donde el flujo se convierte después a una vía axial. Una malla de alambre grueso protege la entrada de aire para evitar que objetos sueltos penetren con el flujo de aire. Un conducto de entrada está instalado alrededor de la entrada de aire para actuar como una transición para el aire que proviene del filtro de aire y de los conductos asociados. Figura 2.12 Conjunto de entrada de aire 2.18 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Caja de cojinetes del rotor El conjunto de la entrada de aire está diseñado también para incorporar la caja de cojinetes delanteros de la turbina que contiene el cojinete tipo zapatas basculantes del rotor y el sello de laberinto. Todos los cojinetes de muñón del rotor son del tipo zapata basculante para una estabilidad óptima bajo condiciones de alta velocidad giratoria. Este conjunto de cojinetes soporta el extremo delantero del rotor del compresor de la turbina. Figura 2.13 Cojinete radial de zapatas basculantes Sellos del rotor Los bordes o cuchillas del sello de laberinto del rotor son fresados directamente en el eje del rotor. El sello del estator correspondiente consiste en un manguito de bronce ajustado con poca holgura sobre las cuchillas del laberinto. El material del metal antifricción se desgasta ligeramente durante el funcionamiento inicial lo que da como resultado un ajuste de poca tolerancia. El sello de cojinete delantero del compresor se presioniza con aire de la descarga del compresor 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.19 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar (Pcd) el cual se dirige externamente y se conecta al lado izquierdo de la caja de engranaje de reducción donde se dirige entonces internamente al área de sello. Carcasa del compresor El conjunto de la carcasa del compresor tiene un diseño de barril dividido verticalmente, el cual está empernado al extremo posterior del conjunto de la entrada de aire, vea la Figura 2.14. Entre la carcasa y la entrada de aire están los álabes de entrada variables que dirigen inicialmente el flujo de aire de entrada al ángulo correcto para el compresor. Se aplica geometría variable a los álabes directores de entrada y a las primeras tres etapas de los álabes fijos de los estatores del compresor tal como se explicó con anterioridad en el párrafo sobre control de la condición de bombeo. La terminología correcta para estas secciones variables es álabes directores de entrada (IGV) para el primer conjunto de álabes, y álabes variables para las etapas cero, primera y segunda del compresor. Los álabes fijos no variables de los estatores conforman las etapas restantes. La toma magnética de protección contra sobrevelocidad está instalada en una protuberancia roscada ubicada en el aro exterior variable de la primera etapa, y detecta los álabes del rotor de la segunda etapa a medida que pasan. 2.20 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.14 Conjunto de compresor 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.21 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.15 Conjunto de compresor Álabes variables Los álabes variables se posicionan mediante un actuador hidráulico, el cual está enlazado a cuatro aros del actuador, un aro para cada conjunto de álabes variables. El movimiento por el brazo actuador da como resultado un movimiento correspondiente de los aros del actuador al unísono para controlar el aire que entra a la sección del compresor. 2.22 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.16 Varillaje de los álabes variables (sistema de combustible no de tipo SoLoNOx) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.23 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.17 Varillaje de los álabes variables (sistema de combustible no de tipo SoLoNOx) Rotor del compresor El rotor del compresor de la turbina es un conjunto que consta de 12 conjuntos de subconjuntos de discos con álabes, un cubo posterior del compresor y un cono delantero del compresor, unidos todos por un solo perno de unión que pasa a través del eje central del rotor. El acoplamiento preciso entre discos adyacentes se logra mediante el uso de acoplamientos 2.24 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) "Curvic®" (vea la Figura 2.18). Estas son proyecciones en forma de dientes que se extienden desde ambas caras de cada disco. Cada perfil de diente Curvic® traba en una posición única con la depresión Curvic® correspondiente del disco vecino, cuando se aprieta el perno de unión del rotor. De esta forma los álabes del rotor se mantienen precisamente alineados entre sí. El resultado es que se mantiene cada concentricidad, compensación y transmisión de par de torsión del rotor. El cono delantero y el cubo posterior incorporan ambos muñones de cojinetes del rotor y bordes de sellos de aceite de laberinto fresados. El cono delantero es un subconjunto por sí mismo, pero el disco de la duodécima etapa contiene el muñón del collarín de empuje del cojinete de muñón 2, la sección cónica macho para el eje de la turbina y los sellos de aceite de aire. Figura 2.18 Acoplamiento Curvic® 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.25 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.19 Acoplamientos Curvic® unidos Conjunto de difusor del compresor La sección del difusor del compresor proporciona una ruta del flujo agrandada en la que el aire que sale de la etapa 11 disminuye su velocidad y experimenta un aumento de presión final. Esta presión Pcd es el valor más alto en la turbina. La velocidad más lenta del aire en este conjunto es más adecuada para el proceso de combustión. Físicamente, la carcasa del difusor consiste en tres conjuntos empernados entre sí para formar una sola unidad, la cual está después empernada entre las carcasas del compresor y de la cámara de combustión (vea la Figura 2.20). El conjunto incluye una estructura de soporte para el cojinete posterior del compresor (no. 2), y el conjunto de cojinetes de empuje axiales. La caja de soporte de cojinetes contiene el conjunto de cojinetes radiales de la turbina (no. 3). Estas mismas estructuras de soporte se usan para dirigir internamente el aceite y el aire de sello hacia y desde los cojinetes (Figura 2.21). 2.26 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.20 Conjunto de turbina y cámara de combustión 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.27 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.21 Cojinete de empuje del productor de gas Taurus 60 Conjunto de la cámara de combustión CARCASA DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN La carcasa de la cámara de combustión, la cual está empernada a la brida posterior del conjunto difusor del compresor, es la estructura de soporte principal para el conjunto de la cámara de combustión. Externamente, la carcasa soporta un conjunto de doce inyectores de combustible, el(los) múltiple(s) de combustible, el quemador de encendido, la válvula de purga de aire, y los termopares que miden la temperatura T5. 2.28 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Son posibles diferentes variaciones en el tipo de equipo de combustible que se puede utilizar en cualquier turbina específica. Las turbinas que solamente funcionan con gas combustible están conectadas a un solo múltiple de combustible, mientras que las turbinas configuradas para funcionar con dos combustibles tales como gas natural o combustible diesel están conectadas a tres múltiples, uno para gas combustible, uno para combustible líquido y el tercero para aire atomizador. Algunas instalaciones emplean control de NOx lo cual requiere múltiples adicionales. La cantidad de múltiples adicionales utilizados en dichas instalaciones se determina mediante la configuración del sistema de combustible. En forma similar, el tipo de inyectores de combustible varía con estos mismos requisitos. Internamente, la carcasa de la cámara de combustión soporta la cámara de combustión suspendida y la caja de boquillas de la turbina, la cual contiene los conjuntos de boquillas. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.29 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.22 Conjunto de la cámara de combustión (sistema de combustible no de tipo SoLoNOx) 2.30 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.23 Quemador de encendido instalado Figura 2.24 Conjunto de quemador desmontado 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.31 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar SECCIÓN DE LA TURBINA Al igual que el compresor, está sección consta de rotor y boquillas similares a los conjuntos estatores. Estos conjuntos son conocidos como la boquilla de la turbina. Los conjuntos de discos del rotor, conocidos como rotores de la turbina, están interconectados para formar un eje común. NOTA La configuración de un solo eje trabaja mejor para accionamiento de generadores porque mejora la estabilidad de la velocidad y la respuesta durante condiciones de carga constante y variable La sección de la turbina consta de tres etapas que trabajan juntas para extraer la energía térmica y cinética de los gases calientes. De toda la potencia extraída, aproximadamente dos tercios se utiliza para accionar el compresor de la turbina y la potencia restante se utiliza para accionar el equipo impulsado. Como se explicó anteriormente, las boquillas son llamadas así porque canalizan el gas de combustión en expansión, a medida que pasa a través de los álabes de las boquillas. Este gas es acelerado después por el efecto restrictivo de la boquilla, de manera que entra en el conjunto siguiente de álabes del rotor a una velocidad aumentada. Los álabes y las paredes de las boquillas de la primera etapa son enfriados por el aire de presión (Pcd) de descarga del compresor dirigido internamente. De igual forma, los discos de rotor de la turbina de la primera, segunda y tercera etapas enfrían también sus caras por medio de aire de presión Pcd. 2.32 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.25 Sección de la turbina CONJUNTO DEL ROTOR DE LA TURBINA El conjunto del rotor de la turbina consiste en el eje del rotor de la turbina y tres discos de rotor de la turbina. El eje del rotor de la turbina está conectado al eje del rotor del compresor mediante un ajuste cónico con chaveta y asegurado con un espárrago central. De hecho, se convierten en un solo eje. Al igual que con el rotor del compresor, los acoplamientos Curvic® se usan para trabar los discos de la turbina en una posición única relativa entre sí, y se mantienen unidos mediante un perno de turbina dilatado térmicamente. El rotor de la turbina es soportado por el cojinete no. 3 en el extremo posterior de la carcasa de soporte de cojinetes de la turbina. CONJUNTO DE BOQUILLAS DE LA TURBINA La caja de boquillas de la turbina que contiene los conjuntos de boquillas está ubicada dentro de la carcasa de la cámara de combustión y se mantiene en posición mediante la brida posterior de la carcasa de la cámara de combustión. Los tres conjuntos de boquillas se alinean con las etapas del rotor de la turbina correspondientes de manera que cada etapa 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.33 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar del rotor esté precedida por una sección de boquillas estacionarias. Las boquillas en sí, están conformadas por segmentos afianzados en el diámetro interior a diafragmas. Los diafragmas compensan la gran cantidad de expansión y contracción de las boquillas debido a las altas temperaturas que ocurren en esta parte de la turbina. Las boquillas de la primera etapa están sometidas a un esfuerzo térmico mayor que cualquier otro metal en toda la turbina. Por consiguiente, están hechas de aleaciones especiales para alta temperatura y tienen conductos internos de enfriamiento por aire que ayudan a disipar el intenso calor. La forma de los espacios entre perfiles aerodinámicos adyacentes crea el mismo efecto que el de la boquilla de una manguera de jardín. El gas caliente en expansión que entra en la sección de boquillas es acelerado por el efecto restrictivo de las boquillas y entra en el próximo conjunto de álabes del rotor a una velocidad incrementada. Este gas de escape de alta velocidad que pasa entre los álabes crea una fuerza de reacción que impulsa los álabes alejándolos del gas de escape y hace girar el conjunto del rotor de la turbina. Los sellos de aire de laberinto están instalados entre las tres etapas para ayudar a distribuir el aire de enfriamiento y para evitar o sellar que los gases calientes se deriven de los álabes de la turbina. Cuando el gas alcanza la tercera etapa seis termopares miden su temperatura. Esta es la medición de la temperatura T5 (boquilla de la tercera etapa) que utiliza el control de la turbina. Idealmente, se utilizaría la temperatura del gas en T3 (entrada de la boquilla de la primera etapa) para este propósito, pero la temperatura en ese punto es demasiado alta para la supervivencia de los termopares estándar. 2.34 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.26 Boquilla de la turbina 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.35 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.27 Conjunto del rotor de la turbina 2.36 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) CONJUNTO DE DIFUSOR Y FUELLE DEL ESCAPE DE LA TURBINA El conjunto de difusor y fuelles del escape de la turbina consiste en un separador de difusión interior y exterior, postes radiales que soportan el separador del difusor central, y un conjunto de fuelles que terminan en una porción de carrete bridado conectada a los fuelles mediante una mordaza Marmon. El conjunto completo está empernado a la brida posterior de la carcasa de la cámara de combustión y encerrado en una colchoneta térmica aislante de acero inoxidable para protección del personal. El gas de escape es desacelerado a una velocidad adecuada para el sistema de escape corriente abajo debido a la vía aérea en expansión incorporada en el difusor del escape. Durante la instalación en el emplazamiento, los fuelles se estiran en frío por aproximadamente una pulgada (25 mm) cuando se conectan al sistema de escape externo. De esta forma los fuelles permiten el crecimiento térmico de la turbina en el conjunto turbogenerador cuando se conectan a un conducto del escape externo. Esto es particularmente importante cuando se instala un conjunto turbogenerador dentro de una cabina ya que la interfaz en la pared de la cabina no se puede mover debido a la expansión térmica de la turbina. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.37 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.28 Conjunto del conducto del escape de la turbina UNIDAD DE ENGRANAJES DE REDUCCIÓN Se necesita una unidad de engranajes de reducción para reducir la velocidad del eje de salida de la turbina a la velocidad de entrada más baja requerida por el generador. La unidad de engranajes es un ordenamiento de engranaje en estrella, de alta velocidad y epicíclico diseñado para una velocidad de salida de servicio de 1800 rpm a 60 Hz o de servicio de 1500 rpm a 50 Hz. Su tren de engranajes usa un ordenamiento de engranajes planetarios compuesto (Figura 2.29) con tres engranajes estrella planetarios espaciados igualmente unidos con piñones a la caja de engranajes. El engranaje planetario del eje de salida de la turbina acciona los tres engranajes planetarios grandes de la primera etapa. Esta potencia de salida 2.38 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) de la turbina es transmitida entonces al eje de salida de la unidad de engranajes de reducción por medio de los tres engranajes planetarios pequeños de la segunda etapa y el engranaje de corona de la segunda etapa. Figura 2.29 Conjunto de caja de reducción 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.39 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.30 Reducción de velocidad La base de la unidad de engranajes de reducción está empernada firmemente al patín del conjunto turbogenerador y acepta la carcasa de entrada de aire de la turbina empernada en su extremo posterior (vea la Figura 2.31). Por consiguiente, el engranaje de reducción forma una parte integral del conjunto de la turbina y actúa también como una estructura de soporte rígida para el extremo delantero de la turbina. Se incluyen preparaciones en la cara delantera de la unidad de engranajes de reducción para el acoplamiento del arrancador a la turbina, y para montar y accionar la bomba principal de aceite lubricante y otros accesorios. Las tomas magnéticas para detectar la velocidad de la turbina están montadas en protuberancias barrenadas en la unidad de engranajes de reducción. Cada toma está colocada cerca de una de las ruedas de engranajes internas en forma tal que detecte el pase de cada uno de los dientes del engranaje. Esto genera una señal de frecuencia eléctrica en la toma, proporcional a la velocidad de la turbina. La señal se alimenta al sistema de control Turbotronic, donde se convierte a un valor de porcentaje de velocidad para usarlo en el control y monitoreo de la turbina. 2.40 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) El aceite lubricante se suministra a la unidad de engranajes de reducción a través de una tubería dirigida externamente y regresado al tanque del aceite lubricante a través de la base de la unidad. Una pequeña cantidad de aceite lubricante es dosificada al cojinete (#1) del rotor del compresor de la turbina a través de conductos fresados en la carcasa de la unidad. Figura 2.31 Unidad de engranajes de reducción ACOPLAMIENTO AL GENERADOR La conexión mecánica entre la unidad de engranajes de reducción y el generador se completa usando un acoplamiento tipo engranaje o tipo disco (vea la Figura 2.32). Ambos tienen una construcción similar pero tienen ciertas diferencias notables. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.41 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.32 Acoplamiento cizallante (con guardera de acoplamiento desmontada) Ambos tipos de conjuntos de acoplamiento consisten en dos cubos, uno de los cuales está conectado al eje del generador y el otro al eje de salida de la unidad de engranajes de reducción con un espaciador de interconexión entre los dos. Cada tipo de acoplamiento incorpora un paquete de seguridad para proteger la turbina contra daños importantes en el caso de que una falla grande del generador trabe el rotor del generador. Paquete de seguridad El paquete de seguridad es un elemento de acoplamiento que contiene un manguito interior montado en cojinetes que puede rotar dentro del manguito exterior. El paquete de seguridad forma una parte continua del acoplamiento pero está conectado a los otros elementos por pernos especiales diseñados para romperse si se aplica una carga pesada súbita al acoplamiento. Durante el funcionamiento normal los manguitos tanto interior como exterior del paquete de seguridad están empernados entre sí por medio de pernos de seguridad, por lo que el acoplamiento rota como un solo componente transmitiendo la fuerza de accionamiento de la turbina al generador. Si ocurre una falla grande del generador, tal como una mala 2.42 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) sincronización accidental o un cortocircuito trifásico importante en los devanados del generador, el rotor del generador tratará de efectuar una parada abrupta. En este caso, los pernos especiales se romperán, liberando los manguitos interior y exterior del paquete de seguridad para que roten independientemente uno del otro. Así la turbina no efectuará una parada súbita, evitando que sufra un daño grave. Acoplamiento de tipo engranaje Cada uno de los cubos de ejes asociados al acoplamiento de tipo engranaje consta de dos elementos, un cubo y un manguito, los cuales se unen por medio de estrías. Las estrías proporcionan un grado de flexión necesario en el acoplamiento durante el funcionamiento. Se utiliza grasa para proporcionar lubricación entre las estrías y la tarea de mantener esta lubricación se incorpora, por lo general, en los procedimientos de mantenimiento de rutina. El paquete de seguridad para este tipo de acoplamiento se incorpora en el extremo delantero del espaciador. Acoplamiento de tipo disco flexible El cubo del eje de la unidad de engranajes de reducción asociado al acoplamiento de tipo disco flexible incorpora el paquete de seguridad. La flexión en el acoplamiento de tipo disco se proporciona por medio de dos conjuntos de paquetes de discos ubicados entre el espaciador y cada uno de los cubos de eje. Cada uno de los orificios para pernos del paquete de discos está empernado a la brida del espaciador o a la brida del cubo de eje en forma alterna para permitir flexión torsional. El acoplamiento de disco flexible que requiere poco mantenimiento es conocido a veces como acoplamiento en seco porque no requiere lubricación con grasa. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.43 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar ACCESORIOS EXTERNOS DE LA TURBINA Los accesorios siguientes se pueden ver con facilidad en la turbina, vea la Figura 2.33: 2.44 • Actuador del álabe director variable y de entrada-Incluye un actuador electrohidráulico y un cilindro, un brazo actuador y aros del actuador para los álabes directores de entrada, y los álabes variables de las etapas cero, primera y segunda. Una cubierta de chapa de metal proporciona protección para el personal y evita que los residuos obstruyan el funcionamiento de los álabes directores. • Válvula y conducto de purga de aire - Deriva el exceso de aire proveniente de la cámara de combustión alrededor de las secciones de la turbina y directamente hacia la corriente de escape durante la aceleración y las velocidades más bajas de la turbina para minimizar la posibilidad de bombeo del compresor de la turbina. • Termopares T5 Seis termopares de cromel/alumel están montados en protuberancias igualmente espaciadas alrededor del perímetro de la carcasa de la cámara de combustión para monitorear la temperatura de la boquilla de la tercera etapa de la turbina. Las puntas de los termopares sobresalen hacia adentro de los espacios entre las boquillas. Las salidas de termopar se recogen en un conjunto multicable de acero inoxidable, y se dirigen hacia una caja de empalmes en el bastidor de base o patín. • Múltiple de gas combustible Está montado en soportes alrededor de la brida de la carcasa del difusor a la cámara de combustión. El gas combustible es suministrado al múltiple a través de una manguera armada flexible. Cada inyector está conectado al múltiple por medio de un tubo de interconexión. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 TURBINA DE GAS (GSPG) • Múltiple de distribución de combustible líquido - Suministrado en las turbinas de combustible líquido y de doble combustible solamente. El combustible líquido se suministra a cada inyector a través de un divisor de flujo y tuberías individuales a los inyectores. • Múltiple de aire atomizador- Suministrado en las turbinas de combustible líquido y de doble combustible solamente. Está montado en soportes alrededor de la brida de la carcasa del difusor a la cámara de combustión. Este múltiple de dos piezas se usa para distribuir el aire comprimido que se necesita para atomizar el combustible líquido en los inyectores durante el funcionamiento con combustible líquido. • Conjunto de quemador de encendido- El encendido se obtiene, durante la secuencia de arranque de la turbina, por medio de un quemador de encendido. El quemador se enciende por medio de un encendido de tipo aeronave convencional (bujía de encendido) ubicado en la caja del quemador. El quemador produce una llama de alta energía que enciende en forma rápida y confiable la mezcla de combustible/aire en la cámara de combustión principal. El combustible utilizado por el quemador se suministra a través de una tubería especial separada. Los quemadores de las turbinas de doble combustible/combustible líquido también tienen conexiones para combustible líquido y aire atomizador. • Inyectores de combustible - Un total de doce inyectores fuerzan combustible presionizado dentro de la cámara de combustión para apoyar la combustión continua. Los inyectores de doble combustible/combustible líquido tienen tres conexiones, una para cada tipo de combustible y una para el aire atomizador. El flujo de combustible a través de los inyectores es dosificado por una válvula electrónica de control de combustible, o (en las instalaciones más antiguas) la válvula cargadora mecánica y la válvula de estrangulamiento. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.45 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.33 Accesorios externos de la turbina (sistema de combustible que no es SoLoNOx) 2.46 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) SISTEMA DE AIRE DE LA TURBINA La función principal del sistema de aire de la turbina es usar el aire como medio de trabajo para accionar el eje de salida de la turbina. Sin embargo, también proporciona los otros servicios esenciales que se relacionan aquí y que se describen en forma más detallada a continuación. • Sistema de sello de aire/aceite- Presioniza los sellos de aceite. • Sistema de aire de enfriamiento de la turbina - Enfría los discos del rotor y las boquillas de la primera etapa de la turbina. • Aire de control de la descarga del compresor - Suministra aire de presión Pcd como una referencia de control para la válvula de control de combustible. • Evitación de la condición de bombeo (Sistemas de álabes variables y de la válvula de purga de aire) - Ayuda a lograr un funcionamiento uniforme de la turbina evitando las condiciones de bombeo a velocidades críticas. SISTEMA DE SELLOS DE AIRE/ACEITE La turbina incorpora tres sellos de laberinto de aire presionizado, instalados al lado de los cojinetes de la turbina en las ubicaciones que se muestran en la Figura 2.34. Estos sellos evitan la fuga de aceite lubricante de los cojinetes y que el aceite contamine las vías de flujo de aire. Un sello de laberinto de aire presionizado adicional está instalado en el cojinete del eje de salida de la unidad de engranajes de reducción. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.47 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Figura 2.34 Ubicación de los sellos de aire/aceite Distribución del flujo del aire de sello La Figura 2.35 ilustra la distribución del aire de sello. Los sellos de aceite en el cojinete delantero 1 del rotor del compresor y el cojinete del eje de salida de la unidad de engranajes de reducción están ambos presionizados con aire de descarga del compresor tomado de una protuberancia de purgado en la caja de soporte de los cojinetes del rotor de la turbina. Los sellos del cojinete posterior 2 del rotor del compresor y del cojinete 3 del rotor de la turbina están presionizados con aire de purgado de la duodécima etapa el cual es dosificado a través de conductos internos en la estructura de la turbina. 2.48 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.35 Flujo de aire de presionización del sello de aceite de la turbina Sellos de laberinto Los sellos de laberinto usan aire presionizado para crear una barrera contra la fuga de aceite lubricante de los cojinetes. Tal como se ilustra en la Figura 2.36, un sello típico consiste en un número de aros concéntricos afilados (o dientes, como se les llama a veces), fresados directamente en el eje del rotor de la turbina. Éstos se hacen coincidir con ranuras cortadas en el material de bronce blando en la caja de sellos estacionarios. El aire de sello se fuerza para que fluya a través del sello de laberinto desde el lado opuesto al aceite. El aceite no puede fluir dentro del sello de laberinto contra el flujo de aire porque su presión es más baja que la presión de aire, creándose así un sello eficaz. El aire que fluye a través del laberinto se mezcla con el 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.49 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar aceite lubricante y se drena a través de las cavidades de drenaje del cojinete. Esta mezcla espumosa de aire y aceite se desplaza después hacia el tanque de aceite donde el aire es separado y venteado a la atmósfera por medio del sistema de venteo del tanque. Para evitar contrapresión en los sellos que pudiera interferir con su funcionamiento, el diámetro de la tubería de venteo del tanque tiene el tamaño necesario para permitir el flujo libre de aire desde el tanque. Por lo general hay un eliminador de niebla instalado en la tubería de venteo vertical para separar la neblina de aceite y regresarla al tanque del aceite lubricante. Figura 2.36 Sello de laberinto SISTEMA DE AIRE DE ENFRIAMIENTO La metalurgia es un importante factor de limitación para la potencia máxima que puede producir una turbina de gas. Aunque se han utilizado aleaciones exóticas de alta temperatura para las piezas de la turbina expuestas a altas temperaturas del gas de combustión, la potencia de la turbina está limitada por la temperatura máxima que pueden soportar los materiales. El uso de aire para enfriar los componentes de la turbina ha demostrado ser una forma rentable de funcionar a temperaturas más altas para obtener el aumento de potencia deseado, al tiempo que se mantienen temperaturas de los componentes de la turbina consistentes con una vida útil prolongada de la turbina. 2.50 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Aire de enfriamiento del rotor El aire de la duodécima etapa del compresor es purgado a través de conductos en la caja de soporte de cojinetes del compresor y dirigido a través del perno central del rotor de la turbina. De allí fluye a través de los cubos de discos del rotor de la turbina y hacia fuera a lo largo de las caras de los discos del rotor y los diafragmas interetapas, proporcionando una capa aislante de aire frío entre las superficies de metal y el gas de combustión caliente. Figura 2.37 Diagrama de flujo del aire de enfriamiento de la turbina 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.51 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Aire de enfriamiento de la boquilla El aire de presión Pcd, tomado del área que rodea los revestimientos de la cámara de combustión, se usa también para enfriar las boquillas de la turbina de la primera etapa. El aire de enfriamiento entra al interior vacío de las boquillas a través de tubos de aire localizados en cada uno de los segmentos de la boquilla, y sale a través de orificios de dosificación ubicados en los bordes posteriores de las boquillas. Una malla anular en la caja de boquillas de la turbina evita que se obstruyan los conductos de enfriamiento de las boquillas. 2.52 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.38 Instalación de las tuberías de aire de la turbina 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.53 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar AIRE DE CONTROL DE DESCARGA DEL COMPRESOR El aire de descarga del compresor (Pcd), se usa para controlar un número de funciones de la turbina, tal como se ilustra en la Figura 2.38. El aire de presión Pcd se obtiene de dos tomas en la carcasa del difusor del compresor y su presión se muestra localmente en el panel de indicadores de la turbina. Válvula de control de gas combustible La presión (Pcd) de descarga del compresor desempeña una función importante en la regulación de la programación de óptimo combustible durante las velocidades de encendido, aceleración y funcionamiento. También contribuye a evitar la condición de bombeo durante fases críticas de la secuencia de arranque de la turbina. La presión diferencial entre la presión Pcd y la presión de salida de control de combustible (Pg) es monitoreada para regular y mantener automáticamente la relación de combustible a aire adecuada. En las turbinas iniciales el aire de presión Pcd se conectaba a la válvula de control de combustible y se comparaba con la presión de salida de combustible realizando los ajustes necesarios mecánicamente. Las turbinas más modernas utilizan un transmisor de presión diferencial para enviar una señal de diferencia de presión (presión Pcd en comparación con la presión de combustible) al sistema de control Turbotronic, el cual ajusta después electrónicamente el control electrónico de combustible para obtener la programación de combustible adecuada. Asignación de rendimiento El aire de presión Pcdes usado también por el sistema de control Turbotronic cuando se proporciona la característica opcional de asignación de rendimiento de la turbina. La presión es convertida a una señal electrónica proporcional por otro transmisor y después alimentada al software de asignación de rendimiento para ayudar en el seguimiento de la eficiencia de la turbina. 2.54 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) EVITACIÓN DE LA CONDICIÓN DE BOMBEO El tema de la condición de bombeo se discutió brevemente antes en esta sección. Para explicar la condición de otra manera; la condición de bombeo del compresor de la turbina puede ocurrir si la relación de presión a través del compresor llega a ser mayor que la que el compresor puede soportar a una velocidad dada del rotor. Esto puede suceder a velocidades bajas del compresor, por lo general durante el arranque y la parada, cuando el compresor está funcionando fuera de su envoltura aerodinámica de diseño. Se utilizan dos sistemas, el sistema de álabes directores variables y el sistema de purga de aire para minimizar el riesgo de bombeo de la turbina bajo estas condiciones. Ambos sistemas funcionan en forma diferente, y cada uno se discute a continuación. Sistema de álabes variables El sistema de álabes variables (Figura 2.16) funciona para evitar el bombeo del compresor de la turbina durante las secuencias tanto de arranque como de parada. Inicialmente durante el arranque, los álabes están colocados en su posición abierta mínima y después cambian a la posición abierta máxima cuando la turbina alcanza la velocidad de autosustentación. Esto permite que las etapas de baja presión del compresor coincidan aerodinámicamente con las etapas de presión más alta a medida que aumenta la velocidad del compresor. En forma similar, cuando se inicia la secuencia de parada de la turbina y con la velocidad del compresor de la turbina disminuyendo, los álabes comienzan a restringir el volumen de aire que entra al compresor. Para entender esta condición, visualice que antes del arranque y con el compresor en reposo, la presión en cada etapa es la presión atmosférica. Esto es como un estadio de deportes lleno inmediatamente antes de que termine el juego, con todos los espectadores sentados. Cuando suena el pitazo final todo el mundo comienza a apurarse para salir. Los que están cerca de la salida pueden salir del estadio con facilidad, pero las personas que están detrás comienzan a aglomerarse, 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.55 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar mientras que los que están aún más lejos todavía se están uniendo al grupo. Las personas comienzan a apretarse y es difícil salir aún para los que están en las salidas. Esto es similar a lo que sucedería al compresor si no fuera por los álabes variables. Las primeras etapas necesitarían pasar inicialmente un gran volumen de aire para presionizar las etapas posteriores. A medida que estas últimas etapas se presionizan con rapidez, el gran volumen de aire ya en tránsito a través del compresor no tendría de repente a dónde ir, por lo que perdería velocidad y crearía un flujo inverso a través del compresor. Esta es una condición de bombeo y es perjudicial para la turbina debido a posible daño térmico y a cargas de empuje inestables. Utilizando la misma analogía de antes, compare los álabes de entrada variables con los alguaciles del estadio que controlan a la multitud mientras sale. Restringiendo momentáneamente el movimiento de los espectadores mientras se mueven hacia las salidas, logran una evacuación más eficiente del estadio. De la misma forma, se puede ejercer mejor control sobre el aire que entra al compresor colocando inicialmente a los álabes variables en la posición abierta mínima, restringiendo el flujo de aire hacia las etapas más altas. Una vez que el flujo de aire del compresor se ha estabilizado los álabes pueden moverse gradualmente a la posición completamente abierta. Así la acción de los álabes variables permite que la turbina acelere uniformemente a plena velocidad. El sistema funciona desde un actuador hidráulico controlado por una servoválvula solenoide de dos canales. Cuando se desenergiza la válvula solenoide permite que el brazo del actuador hidráulico se repliegue bajo la presión de resorte, moviendo los álabes a la posición abierta mínima. Cuando la válvula solenoide se energiza permite que el aceite desplace al actuador hidráulico de manera que el brazo se extienda, moviendo los álabes a la posición abierta máxima. El sistema de control Turbotronic energiza la válvula solenoide cuando la turbina alcanza la velocidad de 75%, la cual es el punto en la secuencia de arranque en que la turbina ha alcanzado la velocidad de autosustentación, y el arrancador se desembraga. 2.56 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) En la parada de la turbina el solenoide se desenergiza cuando la velocidad de la turbina ha disminuido a la velocidad de 90%. Válvula de purga de aire (sistema de combustible que no es SoLoNOx) La válvula de purga de aire actúa también como protección contra el bombeo de la turbina durante las fases de aceleración y desaceleración del arranque y la parada. La válvula de purga de aire del Taurus 60 es una válvula de mariposa de alta temperatura, operada por un actuador hidráulico controlado por solenoide piloto. Cuando el solenoide de la válvula piloto se desenergiza, el actuador hidráulico es desplazado por el resorte para mantener la válvula de purga de aire en la posición abierta. Esto proporciona una vía para que parte del aire comprimido en la cámara de combustión salga por el escape en vez de ser forzado a pasar a través de la sección de la turbina. Durante la secuencia de arranque, el sistema de control Turbotronic envía una señal para energizar el solenoide de la válvula piloto, haciendo que la presión hidráulica desplace al actuador a la posición cerrada, cerrando así la válvula de purga de aire. Para evitar la extinción fortuita de la llama con ciertas configuraciones de inyectores, se mantiene abierta la válvula de purga de aire hasta que se aplique alguna carga a la turbina. En cualquier caso, el cierre de la válvula es controlado directamente por el sistema de control Turbotronic. El mismo proceso ocurre a la inversa durante la secuencia de parada. La válvula solenoide piloto se desenergiza lo que hace que la presión hidráulica invierta el actuador hidráulico y abra la válvula de purga de aire. La analogía presentada para los álabes directores variables se puede aplicar también al funcionamiento de la válvula de purga de aire. En este caso la salida principal del estadio se puede semejar a la sección de la turbina, pero no hay alguaciles para moderar el flujo de espectadores. En su lugar, la acción de apertura de la válvula de purga de aire es el equivalente a la apertura de otra salida para reducir la aglomeración de personas tratando de salir por la salida principal. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.57 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar Ambas aplicaciones de la analogía son únicas pero eventualmente se deben considerar en combinación. La presión en la cámara de combustión se reduce abriendo la válvula de purga de aire lo cual modera la contrapresión en las etapas más altas del compresor de la turbina y desempeña, por consiguiente, una función integral para evitar la condición de bombeo. Se recomienda mantenimiento anual y semestral para la válvula de purga de aire, según se indica en la sección de mantenimiento de este manual. Figura 2.39 Ubicación de la válvula de purga de aire del compresor 2.58 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar TURBINA DE GAS (GSPG) Figura 2.40 Detalle de la válvula de purga de aire del compresor Figura 2.41 Diagrama esquemático de la válvula de purga de aire del compresor 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.59 TURBINA DE GAS (GSPG) Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE SOPORTE DE LA TURBINA La turbina necesita el soporte de un número de otros sistemas para ayudarla a lograr su función de producción de potencia. Estos otros sistemas se relacionan a continuación y se analizan en secciones posteriores de este cuaderno de trabajo. • Sistema de arranque • Sistema de aceite lubricante • Sistema de combustible • Sistema de control Turbotronic RESUMEN La turbina de gas, usada como el accionador principal para el equipo impulsado, es una unidad de flujo axial autónoma, de velocidad constante y un solo eje que desarrolla potencia de salida convirtiendo la energía de los gases de combustión en expansión en potencia mecánica rotatoria. La energía producida por la expansión del gas acciona la turbina y los rotores del compresor de la turbina, y ambos están conectados mecánicamente al eje de salida de la turbina para formar un solo eje sólido. El eje de salida de la turbina se extiende desde el extremo delantero de la turbina, donde está acoplado mecánicamente al eje de entrada de la unidad de engranajes de reducción. Un conjunto de acoplamiento conecta mecánicamente el eje motor de salida principal de la unidad de engranajes de reducción al generador. También hay incorporadas en la unidad de engranajes de reducción zapatas de accionamiento de accesorios individuales para la bomba principal de aceite lubricante, el arrancador y un zócalo de accionamiento no asignado para aplicaciones especiales. El arrancador hace girar la turbina durante la secuencia de arranque, impulsándola a través del conjunto de la unidad de engranajes de reducción. 2.60 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 TURBINA DE GAS (GSPG) © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 2.61 TURBINA DE GAS (GSPG) 2.62 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA OBJETIVOS Al completar esta lección el estudiante podrá: 9080 1. Describir la función del sistema de arranque de impulsión directa de CA. 2. Dada una ilustración, identificar e indicar la función de cada uno de los componentes principales del sistema de arranque de impulsión directa de CA. 3. Describir el funcionamiento de cada uno de los componentes principales del sistema de arranque de impulsión directa de CA durante la secuencia de arranque del conjunto turbogenerador y durante el ciclo de giro de prueba. 4. Relacionar los anunciadores asociados con el sistema de arranque de impulsión directa de CA y describir las condiciones que inician cada anunciación. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 3.1 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Capacitación técnica de Solar PROPÓSITO DEL SISTEMA El sistema de arranque de impulsión directa de CA proporciona la rotación de la turbina desde el estado de parada hasta las secuencias de encendido inicial y purgado, luego acelera la turbina hasta la velocidad de autosustentación, en cuyo momento el arrancador se desembraga y se desactiva. El sistema es también utilizado para rotar la turbina a la velocidad del 20% para el ciclo de lavado con detergente/agua modo de giro de turbina. DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA ELEMENTOS PRINCIPALES Los tres elementos principales del sistema de arranque directo de CA son un motor de arranque eléctrico de CA, un controlador del accionador de frecuencia variable (VFD) y un embrague de cuñas. El motor es un motor de inducción de CA trifásico de jaula de ardilla estándar que está montado en la unidad de engranajes de reducción a través de la cual hace girar la turbina. Hay un embrague de cuñas entre la caja de engranajes de reducción y el motor de arranque que permite el desembrague del motor de arranque después de que la turbina alcanza la velocidad de autosustentación. El accionador de frecuencia variable es un controlador programable de estado sólido que convierte la frecuencia y el voltaje de entrada en frecuencia y voltaje de salida variable. La velocidad y el par de arranque del arrancador son controlados por la frecuencia y el voltaje de salida del accionador de frecuencia variable. Las descripciones detalladas de estos y otros componentes del sistema aparecen más adelante en esta sección. 3.2 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Figura 3.1 Controlador del accionador de frecuencia variable y del arrancador de CA SECUENCIA DE PURGADO Después de completarse las secuencias de prelubricación y comprobación de las válvulas de gas combustible, y de cumplir con todos los requisitos permisivos del arranque, se envía una señal al accionador de frecuencia variable desde el sistema de control Turbotronic para comenzar la secuencia de arranque, vea la Figura 3.2. El accionador de frecuencia variable suministra inicialmente la entrada de frecuencia y bajo voltaje a un bajo valor de par de arranque para arrancar el motor a baja velocidad. La velocidad del motor aumenta gradualmente durante 30 segundos aproximadamente hasta que alcanza la velocidad del 20%, la cual se mantiene durante un mínimo de 30 segundos para purgar la turbina con aire limpio. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 3.3 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Capacitación técnica de Solar Figura 3.2 Secuencia de arranque NOTA El tiempo de purgado es una variable programable que se puede ajustar para períodos más largos, especialmente si se utiliza el sistema de recuperación del calor residual con la turbina. ACELERACIÓN Y ENCENDIDO DE LA TURBINA Una vez que ha transcurrido el período de purgado y se ha encendido la turbina con éxito, el motor acelera gradualmente hasta alcanzar la velocidad de la turbina del 65%. Durante el período inicial de la aceleración el motor funciona de forma independiente, pero después de unos 15 segundos de aceleración, la turbina genera la potencia suficiente para asistir al arrancador durante el resto de la secuencia de arranque. A medida que aumenta la velocidad de la turbina, alivia la carga sobre el mecanismo del embrague de cuñas que lo conecta al sistema de arranque hasta que el embrague gira libremente y se desembraga. Cuando el sistema de control Turbotronic detecta que la turbina ha alcanzado la velocidad del 65%, envía otra señal al accionador de 3.4 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA frecuencia variable que elimina el suministro eléctrico de frecuencia variable del arrancador, lo cual permite al motor girar por inercia y parase. LAVADO CON AGUA Y GIRO DE PRUEBAS El lavado con agua y giro de pruebas se pueden iniciar desde el patín de la turbomaquinaria. La llave selectora de conexión/desconexión de giro de pruebas, ubicada junto al panel de indicadores, es el control montado en el patín. Si se coloca la llave selectora en "Arranque", se iniciará la secuencia de prelubricación en primer lugar, luego el arrancador funcionará a una velocidad de la turbina del 20%. Cuando se suelta la llave selectora de giro de pruebas, ésta vuelve a la posición neutral central y hay que ponerla manualmente en la posición de "Parada" al final del giro de pruebas. Si se selecciona el lavado con detergente en modo de giro de turbina (en el monitor de video) cuando la velocidad de la turbina detectada es ≥#8805;15%, el controlador lógico programable energiza el solenoide de lavado con agua para pulverizar el agua o el detergente en el interior del compresor si la carretilla de lavado con agua presionizada ha sido conectada al conjunto turbogenerador. POSIBLES FALLAS EN EL SISTEMA DE ARRANQUE FALLA EN EL SISTEMA DEL ACCIONADOR DE FRECUENCIA VARIABLE El accionador de frecuencia variable monitorea su propio sistema y enviará una señal al sistema de control Turbotronic si se ha detectado un falla interna. Si hubiera una falla, el sistema de control Turbotronic la anunciará cuando se intente un arranque. FALLA DE GIRO La secuencia de arranque es una operación compleja que requiere una ejecución y sincronización perfectas de muchos eventos. El sistema de control Turbotronic lleva incorporado puntos de comprobación para monitorear el funcionamiento correcto de la secuencia. Si la turbina no puede lograr la velocidad del 15% después del embrague del arrancador, se cancelará la 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 3.5 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Capacitación técnica de Solar secuencia de arranque, se anunciará "CRANK FAIL" (FALLA DEL GIRO) y se iniciará una parada rápida sin enclavamiento. SOBRECARGA TÉRMICA DEL MOTOR Se anunciará una alarma "AC STARTER TEMPERATURE HIGH" (ALTA TEMPERATURA DEL MOTOR DE ARRANQUE DE CA) si la temperatura de los devanados del motor sobrepasan el valor preestablecido. Vea la protección térmica a continuación. COMPONENTES DEL SISTEMA ARRANCADOR El arrancador es por lo general un motor de inducción de jaula de ardilla de 60 Hz trifásico y de 380 voltios estándar que viene designado como el componente B330 en los dibujos hidromecánicos y eléctricos de Solar. No obstante, los terminales de salida del accionador de frecuencia variable suministran al motor voltaje eléctrico variable de hasta 380 voltios y frecuencia por lo general en la gama de 0 - 133 Hz. Protección térmica El motor tiene un régimen para el servicio intermitente de arranque de la turbina y tiene la capacidad para llevar a cabo seis arranques consecutivos a una carga máxima de 146 kW. No obstante, los dos dispositivos de detección térmica incorporados en los devanados del motor proveen protección contra la sobrecarga térmica. Las salidas van conectadas al sistema de control Turbotronic. El sistema de control Turbotronic anuncia una condición de alarma si el motor experimenta una sobrecarga térmica, pero impondrá un período de espera de treinta minutos antes de permitir ningún otro intento de arranque. Calentador de anticondensación Se puede acumular condensación en el motor durante los períodos en los que no se utiliza, pero está equipado con un calentador antihumedad integral para evitar que esto ocurra. 3.6 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Lubricación Los cojinetes del motor están lubricados con grasa y precisan ser engrasados de nuevo de acuerdo con los intervalos recomendados en el manual de mantenimiento. Hay instalados herrajes para grasa "Zerk" a cada lado del motor para este propósito. GIRO MANUAL DE LA TURBINA Es posible girar la turbina manualmente aplicando una barra rompedora y un soporte al adaptador de cabeza hexagonal del extremo delantero del motor de arranque. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 3.7 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Capacitación técnica de Solar Motores de par de arranque alto En algunos casos se requiere un motor de "par de arranque alto". Esto sucede, por lo general, cuando el rotor del generador tiene una inercia más alta de lo normal debido al tipo de trabajo que va a realizar. Figura 3.3 Arrancador de par de arranque alto 3.8 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA ACCIONADOR DE FRECUENCIA VARIABLE Principio del funcionamiento La velocidad del motor de arranque es directamente proporcional a la frecuencia que se aplica a los terminales, y el se alcanza el par de torsión óptimo a una relación específica de voltaje a frecuencia. Por lo tanto, la velocidad del motor y el par de torsión pueden ser controlados variando su suministro de potencia. El accionador de frecuencia variable (VFD) usa tecnología de estado sólido para derivar la frecuencia y la potencia de salida variables de la fuente de alimentación eléctrica en el sitio de instalación, que utiliza para impulsar el motor al par de arranque y velocidades deseados, vea la Figura 3.1. NOTA La corriente de salida del VFD será alta a baja velocidad y a un par de torsión máximo. Sin embargo, el voltaje de salida será bajo manteniendo así equilibrada la salida de KVA. Modulación de impulsos en duración Se utiliza el proceso conocido como modulación de impulsos en duración para obtener la frecuencia y el voltaje variable. El primer paso de este proceso requiere la rectificación del voltaje de CA entrante a CC. A continuación, el voltaje de CC es conectado y desconectado rápidamente por dispositivos de estado sólido para enviar así una serie de impulsos negativos o positivos hacia los terminales del motor. La duración de los impulsos de conexión y desconexión determina el nuevo voltaje de CA, y la rapidez a la que se generan los impulsos determina la frecuencia. Este proceso crea un voltaje de CA de frecuencia variable para accionar el motor a la velocidad deseada. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 3.9 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Capacitación técnica de Solar Cómo programar el VFD Los puntos de ajuste de velocidad y demás parámetros del VFD vienen programados de fábrica, pero un representante de servicio de campo de Solar puede reprogramarlo. El programa también puede ser restablecer desde la pantalla "System Manager" (Control del sistema). El VFD controla también el calentador antihumedad del motor. Teclado Aunque el control Turbotronic controla el VFD, hay un teclado accesible en la parte frontal del VFD desde donde se pueden hacer cambios en los puntos de ajuste o monitorear ciertos parámetros del motor. En el modo del monitor, un panel de anunciación digital indica los valores como la velocidad del motor, el voltaje o la corriente mientras que los diodos electrolumínicos (LED) indican qué parámetro se está visualizando. El teclado se ilustra en la Figura 3.4, mientras que las Tablas 3.1 y 3.2 proporcionan información sobre el significado de las funciones e indicaciones del teclado. NOTA Los puntos de ajuste que vienen de fábrica están protegidos por contraseña. 3.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Figura 3.4 Anunciador/teclado del VFD Tabla 3.1 LEDs de modo del monitor LED de modo del monitor SIGNIFICADO VELOCIDAD Se muestra la velocidad del motor VOLTIOS Se muestra el voltaje de excitación de salida AMPERIOS Se muestra la corriente de excitación de salida Hz Se muestra la frecuencia de excitación de salida kW Se muestra la potencia de excitación de salida. Este valor es únicamente una indicación y no debe usarse para fines de medición precisa. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 3.11 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Capacitación técnica de Solar Tabla 3.2 LEDs de estado del teclado LED ESTADO SIGNIFICADO Iluminado El motor recibe potencia de salida. Desconectado El motor no recibe potencia de salida. Iluminado El sistema de control Turbotronic controla el accionador. Desconectado El teclado controla el accionador de manera local. Intermitente Se ha perdido la conexión a red. Iluminado Se ha seleccionado JOG. Desconectado Se ha seleccionado RUN. Iluminado El accionador recibe las señales de referencia de velocidad provenientes del sistema de control Turbotronic. Desconectado El accionador recibe una referencia de velocidad manual proveniente del teclado local. Intermitente La dirección del motor requerido es en sentido directo, pero la dirección del motor en cuestión es en sentido inverso (el LED "Reverse" aparece iluminado). Nota: Esto es una condición anormal que no se daría durante el funcionamiento normal. La causa más probable sea que hay conexiones incorrectas en el motor. Iluminado El motor gira en sentido directo. Desconectado La dirección del motor no es en sentido directo. REVERSE (El botón "REVERSE" viene inhabilitado de la fábrica) Intermitente No corresponde Iluminado No corresponde Desconectado No corresponde PROGRAM Iluminado El anunciador/teclado está en el modo de programa. Desconectado El anunciador/teclado está en el modo de monitor. Iluminado Indica que la protección por contraseña ha sido activada para los cambios del programa introducidos con el teclado. Desconectado Indica que los parámetros del programa pueden modificarse desde el teclado. EN MARCHA REMOTO JOG AUTO FORWARD PASSWORD 3.12 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Instalación La ubicación del VFD debe ser en un área libre de peligro y, en función del diseño de la instalación en el emplazamiento, irá montado o bien en el centro de control del motor o bien será suministrado como un gabinete autónomo para montaje en la pared. CONJUNTO DEL EMBRAGUE Y ADAPTADOR DEL MOTOR DE ARRANQUE Conjunto del adaptador El conjunto del adaptador que lleva incorporado el conjunto de embrague de cuñas de sobremarcha sirve de soporte entre el motor de arranque y la unidad de engranajes de reducción. Conjunto de embrague La Figura 3.5 muestra el principio del embrague de cuñas que se parece a un cojinete de rodillos con una jaula interior y exterior. En vez de rodillos, las cuñas de acero templado en forma de cacahuete sobresalen por las jaulas interiores y exteriores, y las retiene un muelle de torsión que proporciona un movimiento limitado a dichas cuñas y jaulas. Los bordes externos de las cuñas están en contacto con el diámetro interior del eje de impulsión del engranaje hueco hacia la turbina. Los bordes internos de las cuñas hacen un contacto en ángulo con el eje del motor. El eje del motor empieza a girar y empuja contra el extremo interno de las cuñas, lo cual hace que las cuñas tomen una dirección menos inclinada de manera que queden acuñadas entre el eje del motor y el eje de impulsión hacia la turbina. En consecuencia, los dos ejes se enganchan y el eje de impulsión de la turbina tiene que girar con el eje del motor. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 3.13 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Capacitación técnica de Solar Figura 3.5 Conjunto de embrague de cuñas La turbina continúa desacelerando después del encendido y la presión va liberándose gradualmente de las cuñas, lo cual afloja el enganche entre los dos ejes. El motor se desactiva y las cuñas se desembragan, lo cual permite que el motor gire por inercia hasta pararse. Las cuñas tienen un contacto de muy baja fricción con el eje de impulsión de la turbina siempre que está en marcha. COMPONENTES OPCIONALES Hay otros componentes suministrados por Solar utilizados en algunos emplazamientos. Se proporciona una breve descripción de su propósito en este documento. Filtro de interferencia por radiofrecuencia (RFI) Este filtro se utiliza en emplazamientos donde se requiere cumplir con el código CE de la Unión Europea. Este dispositivo filtra las frecuencias de radio que pueden interferir con las telecomunicaciones locales. 3.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Reactor de línea Se puede utiliza un reactor de línea en las instalaciones donde se considera que la longitud del cable que conecta el VFD al motor es excesiva. Este dispositivo corrige las características eléctricas desequilibradas del cable aumentadas con la longitud. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 3.15 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Capacitación técnica de Solar NOTAS: 3.16 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA NOTAS: 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 3.17 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Capacitación técnica de Solar ACTIVIDAD DEL ESTUDIANTE 3.18 1. El sistema de arranque proporciona el ____________________ para acelerar la turbina __________________ hasta la velocidad __________________. 2. El sistema de arranque permanece embragado a la velocidad de turbina de aproximadamente _____% 3. El sistema de arranque eléctrico utiliza un accionador de frecuencia ____________. 4. Un ______________ permite que la turbina haga girar el arrancador libremente cuando ha sido desconectado a la velocidad de autosustentación. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA NOTAS: 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 3.19 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA Capacitación técnica de Solar CLAVE DE RESPUESTAS 3.20 1. par de torsión rotacional; estado de parada; autosustentación 2. 65% 3. Variable 4. Embrague de cuñas © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA NOTAS: 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 3.21 (Página en blanco) Capacitación técnica de Solar 9080 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 3.23 SISTEMA DE ARRANQUE DE IMPULSIÓN DIRECTA DE CA 3.24 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE SISTEMAS DE ACEITE OBJETIVOS Al completar esta lección el estudiante podrá: 1. Describir la función del sistema de aceite lubricante. 2. Identificar los componentes principales del sistema de aceite lubricante, establecer su función y describir los principios de funcionamiento de cada uno de los componentes principales del sistema. 3. Nombrar los anunciadores de alarma y de parada asociados con el sistema de aceite lubricante, y describir las condiciones que iniciarán cada anunciación. 4. Describir la secuencia de funcionamiento del sistema de aceite lubricante durante las fases de arranque, funcionamiento y poslubricación del funcionamiento del conjunto turbogenerador 5. Identificar las funciones hidráulicas del sistema de aceite. FUNCIONES DEL SISTEMA El sistema de aceite lubricante proporciona aceite para lubricar y enfriar los cojinetes de la turbina, el generador y el tren de engranajes, así como los cojinetes de la unidad de engranajes de reducción. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.1 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar Adicionalmente, suministra servoaceite presionizado para el funcionamiento de los actuadores hidráulicos asociados con los sistemas de aire y de combustible. COMPONENTES DEL SISTEMA TANQUE DE ACEITE LUBRICANTE El tanque del aceite lubricante, conocido también como recipiente del aceite lubricante, es un componente integral del bastidor de base del conjunto turbogenerador. Tiene una capacidad de funcionamiento de aproximadamente 400 galones, con un volumen adicional proporcionado por aceite de retorno de las tuberías de los enfriadores y de drenaje. El llenado inicial y el abastecimiento posterior de aceite se hace a través de la abertura de llenado ubicada en la parte superior del tanque, la cual está protegida por un colador de malla número 20 y una tapa de llenado accionada por resorte. La indicación del nivel de aceite en el tanque se proporciona por medio de una mirilla de cristal. Figura 4.1 Componentes del sistema de aceite lubricante 4.2 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE MIRILLA DE NIVEL DEL TANQUE DEL ACEITE LUBRICANTE El nivel de aceite en el tanque es indicado por una mirilla ubicada en el lado izquierdo del bastidor de base, cerca del punto medio. CALENTADOR Y SENSOR DE TEMPERATURA DEL TANQUE DEL ACEITE LUBRICANTE Hay un calentador por inmersión de 4,5 kW accionado por electricidad instalado en el tanque del aceite lubricante de la turbina Taurus 60 para mantener la temperatura del aceite por encima de un mínimo permisible cuando la turbina está parada por períodos de tiempo prolongados. El calentador es controlado por el sistema de control Turbotronic, el cual monitorea constantemente la temperatura del aceite mediante un sensor sumergido en otra parte del tanque. El calentador también tiene incorporado un termostato electrónico, como un respaldo de seguridad, para el caso en que el sensor de temperatura no apague el calentador. El termostato de respaldo está ajustado para abrirse es su ajuste máximo de 38 (100F). La energía eléctrica de CA al calentador es controlada por el sistema de control Turbotronic a través de un contactor que está instalado, por lo general, en el centro de control del motor del cliente. La bomba de aceite de pre/poslubricación arranca automáticamente cuando se energiza el calentador, para distribuir el aceite calentado y evitar la creación de puntos calientes localizados. Si el calentador deja de funcionar por cualquier motivo, y la temperatura del aceite cae por debajo del mínimo permisible para el funcionamiento de la turbina, el sistema de arranque se enclavará. No obstante, se anunciará una alarma por BAJA TEMPERATURA DEL ACEITE LUBRICANTEantes de alcanzar el nivel de enclavamiento. Esto ocurre para dar tiempo para tomar medidas de solución. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.3 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar TRANSMISOR DE PRESIÓN DEL TANQUE DEL ACEITE LUBRICANTE Junto a cada cojinete de la turbina está colocado un sello de aire/aceite para permitir una cantidad pequeña de flujo de aire a través de la cara del sello, evitando así que el aceite pase a la vía de gas de la turbina. El aire de sello que escapa viaja hacia el tanque del aceite lubricante a través de las tuberías de drenaje de aceite de los cojinetes, mientras se desplaza hacia el sistema de venteo. Al hacer esto, aumenta la presión del tanque por encima de la presión atmosférica. La presión del tanque es monitoreada por el transmisor de presión del tanque y, en caso de que la presión del tanque sobrepase un nivel preestablecido, debido a exceso de flujo de aire de sello o a obstrucción del venteo del tanque de aceite, el sistema de control Turbotronic anunciará una alarma por ALTA PRESIÓN DEL TANQUE DEL ACEITE LUBRICANTE. Un aumento continuo en la presión del tanque más allá del nivel de alarma dará como resultado la parada automática de la turbina a un nivel más alto preestablecido. SEPARADOR DE AIRE/ACEITE El separador de aire/aceite es identificado también con frecuencia como un eliminador de neblina de aceite, o un eliminador de niebla. Su función es recuperar el aceite del vapor de aire/aceite que escapa del tanque mientras pasa a través del sistema de venteo, y devolverlo al tanque. El aceite se conglutina en el elemento y drena de regreso por la tubería de venteo hacia el tanque del aceite lubricante. BOMBA DE ACEITE DE PRE/POSLUBRICACIÓN La bomba de aceite de pre/poslubricación es una bomba de tipo engranaje rotatorio impulsada por un motor eléctrico trifásico de CA. El voltaje del motor se selecciona en conformidad con el voltaje de la fuente de alimentación eléctrica del sitio de instalación. La bomba realiza las tres funciones siguientes: 4.4 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE • Proporciona flujo de aceite para la lubricación de los cojinetes antes del arranque, durante el arranque y durante el giro libre de la turbina cuando se ha iniciado una parada. • Proporciona flujo de aceite durante un período extendido después de la parada para eliminar el calor de los cojinetes de la turbina. • Hace circular aceite en el sistema cuando el calentador del tanque del aceite lubricante está funcionando. Prelubricación La bomba de aceite de pre/poslubricación hace circular aceite a los cojinetes de la turbina, de la unidad de engranajes de reducción y del equipo impulsado durante la secuencia de prelubricación. Después continúa funcionando durante el resto de la secuencia de arranque para complementar el flujo de aceite de la bomba principal de aceite lubricante. Poslubricación y enfriamiento La bomba vuelve a arrancar durante la secuencia de parada de la turbina. Inicialmente esto es para complementar la salida decreciente de la bomba principal durante el giro libre de la turbina. Sin embargo, la bomba sigue funcionando durante un período de 55 minutos después de que la turbina está completamente parada, con el importante propósito de enfriar los cojinetes de la turbina, evitando que sean dañados por la impregnación de calor de la turbina. La bomba de aceite de pre/poslubricación arrancará también en cualquier momento en que la presión del cabezal del aceite caiga por debajo del punto de ajuste de parada por baja presión de aceite lubricante de 25 lb/pulg2 manométricas. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.5 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar Funcionamiento con el calentador del tanque La bomba de aceite de pre/poslubricación arranca automáticamente cuando el calentador del tanque del aceite lubricante está funcionando, para distribuir el aceite calentado a través del sistema de aceite lubricante. Esto hacer circular el aceite calentado a través del sistema y evita la creación de puntos calientes localizados cerca del calentador. Figura 4.2 Bomba de aceite de pre/poslubricación 4.6 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE Otras características El motor de CA está equipado con un calentador antihumedad para reducir los efectos perjudiciales de la condensación sobre los devanados del motor durante los períodos de inactividad. Una válvula interna de alivio limita la presión de descarga de la bomba a 15 lb/pulg2 manométricas. Una válvula de retención en la tubería de descarga, corriente abajo de la bomba, protege a la bomba y a los componentes asociados del flujo inverso debido a la presión más alta desarrollada por la bomba principal impulsada por turbina. La descarga de la bomba de aceite de pre/poslubricación está conectada directamente a la entrada del sistema de filtro de aceite lubricante, y deriva el enfriador de aceite lubricante. BOMBA DE POSLUBRICACIÓN DE RESPALDO La bomba de poslubricación de respaldo es una bomba centrífuga, impulsada por un motor eléctrico de 120 voltios de CC. Su propósito es realizar la función de poslubricación si la bomba de aceite de pre/poslubricación no está disponible cuando para la turbina, o falla durante la secuencia de poslubricación. Es arrancada automáticamente por la acción del presostato de activación de la bomba de lubricación de respaldo revertiendo a su condición de doble seguridad cuando la presión del cabezal del aceite lubricante cae a 4 lb/pulg2 manométricas. Prueba de comprobación de la bomba La prueba de comprobación de la bomba de poslubricación de respaldo se realiza automáticamente durante la parte de prelubricación de la secuencia de arranque de la turbina, y en una programación diaria cuando el turbogenerador está funcionando. Descarga de la bomba La descarga de la bomba de poslubricación de respaldo está conectada al lado de descarga de la bomba de pre/poslubricación y, por consiguiente, deriva 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.7 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar el enfriador de aceite lubricante. Una válvula de retención en la tubería de descarga, corriente abajo de la bomba, protege a la bomba y a los componentes asociados del flujo inverso debido a la presión más alta del cabezal del aceite lubricante. BOMBA PRINCIPAL DE ACEITE LUBRICANTE La bomba principal de aceite lubricante es una bomba de dos elementos de tipo engranaje y desplazamiento positivo, montada en una zapata de accionamiento de accesorios de unidad de engranajes de reducción, a través de la cual es impulsada por la turbina. Condiciones de entrada y de descarga Debido a que es una bomba de tipo engranaje de desplazamiento positivo, la entrada de la bomba debe estar siempre anegada con aceite y la vía de descarga debe estar siempre abierta para permitir el flujo. Si alguna de estas dos condiciones no se observa puede dar como resultado daño grave a la bomba. Figura 4.3 Bomba principal de aceite lubricante 4.8 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE VÁLVULA DE CONTROL DE PRESIÓN/TEMPERATURA La válvula de control de presión/temperatura, montada en la parte superior del tanque del aceite lubricante, combina tres subconjuntos separados en una caja, llamados: • Válvula de control de presión • Válvula de alivio • Válvula de derivación térmica Juntos, estos subconjuntos de válvulas regulan la presión y la temperatura del aceite lubricante en el cabezal principal. Válvula de control de presión Una válvula reguladora de presión en el subconjunto de válvula de control de presión, detecta la presión en el cabezal del aceite lubricante y mantiene la presión de punto de ajuste de funcionamiento normal de 55 lb/pulg2 manométricas mediante el control de dos válvulas reguladoras esclavas idénticas. Estas válvulas reguladoras esclavas dirigen el aceite de regreso al tanque del aceite lubricante cuando se sobrepasa el punto de ajuste. El volumen del aceite desviado es proporcional a la presión diferencial entre la presión de punto de ajuste del cabezal de suministro y la presión más alta del cabezal de descarga de la bomba. Un descargador de resorte ajustable en la válvula reguladora permite la calibración de la presión de punto de ajuste. FUNCIONAMIENTO DE LA VÁLVULA DE CONTROL DE PRESIÓN La válvula reguladora de presión detecta la presión del cabezal del aceite lubricante en un punto cerca de la turbina, para compensar las pérdidas de presión en la tubería entre el regulador y la turbina. Con la presión a 55 lb/pulg2 manométricas, la servopresión es menor que la presión de resorte que mantiene la válvula cerrada. En esta condición no hay flujo 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.9 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar a través de los orificios asociados con las válvulas esclavas, por lo tanto, la presión a ambos lados de las válvulas esclavas está en equilibrio, y estas válvulas también permanecen cerradas. Cuando se detecta un aumento en la presión del cabezal, la presión piloto hace que se abra la válvula reguladora y permita el flujo de aceite a través de los orificios de las válvulas esclavas hacia el tanque. Esto crea una caída de presión a través de los orificios, lo que hace que la presión a través de las válvulas deje de estar equilibrada. Las válvulas se abren, derivando más aceite hacia el tanque, hasta que la presión del cabezal disminuya hasta el punto de ajuste. VÁLVULA DE ALIVIO La válvula de alivio protege contra alta presión en el sistema en caso de falla de la válvula de control de presión. Al igual que la válvula de control de presión, consiste en una válvula reguladora de presión y dos válvulas reguladoras esclavas idénticas. Sin embargo, al contrario de la válvula de control de presión, no detecta la presión del cabezal. En su lugar, se aplica presión de descarga de la bomba a un lado del operador de la válvula y el otro lado se ventea al tanque. FUNCIONAMIENTO DE LA VÁLVULA DE ALIVIO La válvula se mantiene cerrada por la presión de resorte que se opone a la presión de descarga de la bomba. La presión de apertura de flujo de esta válvula está ajustada a 145 lb/pulg2 manométricas. Si aumenta la presión de descarga de la bomba hasta el punto de ajuste de apertura de flujo, la válvula reguladora se abrirá y el aceite descargará hacia el tanque a través de los orificios de las válvulas esclavas. Al igual que con la válvula de control de presión, las válvulas esclavas se abrirán y descargarán aceite directamente al tanque. VÁLVULA DE DERIVACIÓN TÉRMICA La válvula de derivación térmica es una válvula de mezcla de tres canales controlada por un elemento térmico interno. La válvula tiene la tarea de llevar la temperatura del aceite lubricante a su gama de funcionamiento de 130F-150F lo antes posible 4.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE después del arranque, y mantenerla así mientras dure el funcionamiento de la turbina. Esta válvula logra el objetivo inicial derivando el aceite alrededor del sistema de enfriamiento cuando éste está frío, hasta que alcanza la gama de temperatura objetivo. La temperatura del aceite se mantiene después en esta gama pasando parte del mismo a través del enfriador y volviéndolo a mezclar con aceite no enfriado. FUNCIONAMIENTO DE LA VÁLVULA DE DERIVACIÓN TÉRMICA Cuando la temperatura del aceite es menor de 130F todo el aceite deriva el enfriador, pero cuando alcanza los 130F el elemento térmico comienza a transferir la válvula para pasar parte del aceite a través del enfriador, mezclando el aceite enfriado con el aceite caliente. Los aumentos continuos en la temperatura del aceite hacen que la válvula desvíe progresivamente más aceite a través del enfriador y derive menos fuera de éste hasta que, a 150F, todo el aceite está fluyendo a través del enfriador. De ahí en adelante, el elemento térmico modula la válvula entre las dos posiciones extremas para mantener la temperatura del aceite en la gama de 130F a 150F. Enfriador del aceite lubricante El enfriador del aceite lubricante elimina el calor que el aceite ha absorbido de los cojinetes de la turbina, el generador y la unidad de engranajes de reducción. La turbomaquinaria se suministra con un enfriador de aire a aceite o un enfriador de agua a aceite en función del tipo de instalación. En cualquiera de los casos, el enfriador está montado fuera de la turbomaquinaria y va conectado al sistema de aceite lubricante de la turbomaquinaria por una tubería de conexión. La conexión de la tubería entre el conjunto turbogenerador y el enfriador se hace en dos conexiones de brida ubicadas una al lado de la otra en el lado izquierdo del patín. ENFRIADOR DE AIRE A ACEITE El enfriador de aire a aceite consiste en un intercambiador de calor de tubo y aleta y un ventilador de enfriamiento impulsado por un motor eléctrico 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.11 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar trifásico de CA. Está diseñado para prestar servicio en un entorno en el que la temperatura ambiente máxima no sobrepase los 110F. El material del tubo es cobre y las aletas fijadas a los tubos son fabricadas de aluminio. El voltaje del motor se selecciona para que coincida con el voltaje trifásico de CA del sitio de instalación. En forma similar, un calentador antihumedad incorporado a los devanados del motor es especificado para el voltaje unifásico de CA del sitio de instalación. El ventilador se activa automáticamente mediante el sistema de control Turbotronic cuando la temperatura del cabezal del aceite lubricante ha llegado a 100F, y se desenergiza cuando la temperatura cae por debajo de 90F. Algunos enfriadores de aire a aceite lubricante pueden estar equipados con un conmutador de vibraciones para proteger contra daño al enfriador debido a un ventilador desbalanceado. ENFRIADOR DE AGUA A ACEITE Un enfriador de agua a aceite consta de una serie de placas de aleación finas y onduladas empaquetadas y comprimidas para crear una distribución de canales de flujo paralelos. Una parte del fluido pasa por los canales impares y la segunda parte del fluido por los canales pares. El calor proveniente del aceite que fluye por un lado se transfiere a través del material de la placa hacia el agua de enfriamiento en el otro lado. El agua de enfriamiento se suministra como una utilidad del sitio de instalación por el cliente y no se controla mediante el sistema de control Turbotronic. Se requiere que los operadores se aseguren de que haya agua disponible y fluyendo a través del enfriador antes de iniciar la secuencia de arranque de la turbina. Un colador de filtro de malla No. 20 está instalado en la tubería de entrada de agua, corriente arriba del enfriador. 4.12 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE NOTA Si el enfriador del aceite lubricante falla por algún motivo, se anunciará una alarma cuando la temperatura del cabezal del aceite lubricante se eleve a 155F. A 165F se iniciará una parada rápida con pleno funcionamiento del ciclo de poslubricación . FILTROS DE ACEITE LUBRICANTE (SENCILLO Y DOBLE OPCIONAL) Filtro sencillo La configuración del filtro de aceite lubricante estándar para el conjunto turbogenerador IPG Taurus 60 es una unidad de un solo filtro (o sencillo), que consta de un recipiente de acero al carbono que contiene un elemento filtrante reemplazable de 3 micras. La tapa superior del recipiente es desmontable para obtener acceso al elemento filtrante. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.13 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar Figura 4.4 Conjunto de filtro de aceite lubricante sencillo Filtro doble El funcionamiento con una unidad de un solo filtro tiene la desventaja obvia de que es necesario parar la turbina cuando hay que reemplazar el elemento filtrante, por consiguiente, a veces se proporciona un sistema doble, en cuyo caso se agrega una segunda unidad de filtro. El segundo filtro se mantiene por lo general en reserva, y se puede poner completamente en servicio mediante una válvula de transferencia, evitando así la necesidad de parar la turbina cuando hay que darle mantenimiento al primer filtro. Una 4.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE válvula de retención en el lado de descarga de cada unidad de filtro impide el reflujo hacia la unidad a la que se le está dando mantenimiento. Figura 4.5 Conjunto de filtro de aceite lubricante doble 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.15 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar NOTA Un elemento filtrante nuevo se debe cebar con aceite antes de arrancar la turbina, de lo contrario los cojinetes se quedarán sin aceite debido a la absorción del flujo inicial por el elemento nuevo. CÓMO CEBAR UN ELEMENTO FILTRANTE SENCILLO NUEVO El cebado se logra mejor llenando manualmente la unidad de filtro con aproximadamente dos galones de aceite después de instalar el elemento nuevo. Reemplace la tapa apretándola bien y el filtro está listo para el servicio. Como alternativa, se puede hacer funcionar la bomba de aceite de pre/poslubricación en control manual para bombear aceite a la unidad de filtro. Esta operación requiere que esté abierta la válvula de venteo manual ubicada en la parte superior del filtro. Llene hasta que el aceite comience a salir por el venteo abierto. Se debe dejar que fluya por el venteo hasta que no haya trazas de burbujas de aire en el aceite, después se debe cerrar el venteo y apagar la bomba. CÓMO CEBAR UN ELEMENTO FILTRANTE DOBLE NUEVO Esta operación supone que la turbina está funcionando durante el cambio de un elemento filtrante sucio, y que se ha accionado la válvula de transferencia para poner el filtro de reserva en línea y sacar de línea el filtro al que se le va a dar mantenimiento. Después de instalar un nuevo elemento filtrante en el recipiente fuera de servicio, se debe reemplazar la tapa apretándola bien. Después se ceba la unidad de filtro abriendo la válvula de venteo manual ubicada en la parte superior del filtro fuera de servicio, y abriendo la válvula de igualación de presión entre los filtros para llenar el recipiente. Eventualmente el aceite comenzará a salir por el venteo abierto y se debe permitir que siga saliendo hasta que no haya burbujas de aire en el aceite. Entonces se pueden cerrar las válvulas de venteo y de igualación de presión. El 4.16 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE filtro está ahora listo para su fase de reserva y se puede transferir inmediatamente a servicio cuando sea necesario. NOTA El aceite drenado de la caja del filtro se puede volver a usar, a menos que se sepa que está contaminado, o si el análisis indica que no cumple con los criterios de reemplazo de aceite de la Especificación de Ingeniería ES9-224 de Solar. Instrumentación del filtro de aceite lubricante Un transmisor de presión diferencial está conectado a través del sistema de filtro para iniciar una alarma por ALTA PRESIÓN DIFERENCIAL DEL FILTRO DE ACEITE LUBRICANTE desde el sistema de control Turbotronic cuando la presión diferencial aumenta a 30 lb/pulgada2 diferenciales. La presión diferencial del filtro de aceite lubricante se puede seleccionar para visualizarla en el anunciador digital “Panelview”. DISTRIBUCIÓN DEL ACEITE LUBRICANTE DEL CONJUNTO TURBOGENERADOR Suministro del actuador hidráulico El aceite lubricante se usa como la fuerza motriz en el actuador de álabes directores variables. La válvula de purga de aire también se acciona mediante presión hidráulica. Una tubería de derivación suministra aceite del lado de entrada de la válvula de control de presión/temperatura a la válvula de control del actuador de álabes directores variables. Debido a que este aceite se toma corriente arriba del sistema de filtro principal, se pasa a través de un filtro en línea de 10 micras para garantizar que esté limpio antes de entrar en el sistema de control hidráulico de álabes directores variables. El aceite de retorno fluye de regreso al tanque del aceite lubricante a través de una tubería de drenaje de una pulgada. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.17 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar Una tubería de derivación paralela suministra aceite para el actuador hidráulico de la válvula de purga de aire. La tubería de drenaje de una pulgada, mencionada anteriormente para el sistema de álabes directores variables, es también común para este sistema. Suministro de aceite a los cojinetes de la turbina Dos tuberías de derivación del cabezal principal del aceite lubricante suministran el aceite a la turbina. Una derivación suministra aceite al cojinete número 1 de la turbina y a la unidad de engranajes de reducción. La otra derivación suministra aceite a los cojinetes de empuje y a los cojinetes números 2 y 3 de la turbina. El aceite de los cojinetes de empuje y de los cojinetes números 2 y 3 de la turbina se devuelve al tanque a través de tuberías de drenaje de 3 pulgadas que se unen en una tubería de drenaje común de 4 pulgadas, la cual cuenta con una mirilla de cristal para el monitoreo visual. El cojinete número 1 drena de regreso a la unidad de engranajes de reducción y, toda vez que la unidad de engranajes de reducción está montada en la parte superior del tanque del aceite lubricante, drena directamente al tanque a través de su base. Suministro de aceite a los cojinetes del generador Un par de tuberías de derivación del cabezal principal del aceite lubricante suministran aceite a ambas cajas de cojinetes del generador. Hay orificios de control de flujo instalados corriente arriba de cada cojinete para mantener el flujo de aceite lubricante a aproximadamente 1 galón por minuto por cojinete. 4.18 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA SECUENCIA DE PRELUBRICACIÓN A TRAVÉS DEL ARRANQUE Prueba de comprobación de la bomba de poslubricación de respaldo Una breve prueba de la bomba de poslubricación de respaldo se incluye en el segmento de prelubricación de la secuencia de arranque de la turbina, y la comprobación de su funcionamiento es una turbina lista para arrancar. Cuando se inicia el arranque del conjunto turbogenerador, la bomba de lubricación de respaldo se activa inmediatamente para probar su disponibilidad operacional. Una presión de prelubricación mínima de 4 lb/pulg2 manométricas, desarrollada dentro de un período de 30 segundos después del inicio del comando de arranque de la bomba, comprueba que la bomba está funcionando. La bomba se parará al concluir esta prueba, mientras que la secuencia de arranque de la turbina continúa. Si la presión de prelubricación mínima no se desarrolla dentro del tiempo previsto, el sistema de control Turbotronic iniciará una parada rápida sin enclavamiento y anunciará una FALLA DE LA BOMBA DE RESPALDO DEL ACEITE LUBRICANTE. La causa más probable de esta falla sería un problema con el equipo de impulsión del motor eléctrico. Prueba de comprobación de la bomba de pre/poslubricación En el segmento siguiente de la secuencia de arranque se activa la bomba de pre/poslubricación y después es sometida también a una prueba de 30 segundos durante los cuales debe desarrollar una presión de prelubricación en la gama de 6 lb/pulg2 manométricas a 25 lb/pulg2 manométricas. La bomba seguirá entonces realizando su función de prelubricación en la secuencia de arranque. No obstante, si la bomba no desarrolla la presión mínima requerida, el sistema de control Turbotronic iniciará una parada rápida sin 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.19 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar enclavamiento y anunciará FALLA DE LA BOMBA DE ACEITE LUBRICANTE AUXILIAR y FALLA DE PRELUBRICACIÓN. Prelubricación La bomba de pre/poslubricación deriva el enfriador del aceite lubricante y entrega el aceite directamente al cabezal principal del aceite lubricante, corriente arriba del sistema de filtro de aceite lubricante. Las tuberías de derivación, corriente abajo del filtro, llevan el aceite a los cojinetes de la turbina y del generador. Este aceite lubrica los cojinetes durante el giro de arranque. También se suministra aceite al sistema hidráulico a través de un filtro de 10 micras separado para proporcionar energía hidráulica al actuador de los álabes directores de entrada variables y, en el caso de las turbinas SoloNOx, a la válvula de purga de aire. Después de un intervalo de tiempo preestablecido se activa el arrancador y la turbina comienza a girar. A medida que acelera hacia la velocidad de autosustentación la bomba principal de aceite lubricante impulsada por turbina comienza a entregar aceite el sistema a un régimen en aumento. La bomba de pre/poslubricación continúa funcionando en paralelo con la bomba principal de lubricación hasta que la presión del aceite lubricante alcanza 35 lb/pulg2 manométricas. Alcanzar esta presión proporciona la comprobación al sistema de control Turbotronic de que la bomba principal de aceite lubricante es capaz ahora de proporcionar todos los requisitos de lubricación. Por lo tanto, ya no se necesita la bomba de pre/poslubricación y se para automáticamente. Verificación de la presión del aceite lubricante La presión del aceite lubricante es monitoreada constantemente por el sistema de control Turbotronic, y los puntos de comprobación siguientes existen en la lógica para garantizar que la presión está en el nivel correcto para cualquier etapa dada de la secuencia de arranque. 4.20 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE • Antes del desembrague del arrancador una presión del aceite lubricante menor de 8 lb/pulg2 manométricas iniciará una ALARMA DE BAJA PRESIÓN DEL CABEZAL DEL ACEITE LUBRICANTE. Si la presión cae por debajo de 6 lb/pulg2 manométricas, se iniciará una parada rápida con enclavamiento por PARADA POR BAJA PRESIÓN DEL CABEZAL DEL ACEITE LUBRICANTE. • Diez segundos después de desembragarse el arrancador, la presión de aceite no debe ser menor de 25 lb/pulg2 manométricas, de lo contrario se iniciará una parada rápida con enclavamiento por PARADA POR BAJA PRESIÓN DEL CABEZAL DEL ACEITE LUBRICANTE. Si ocurre esto, volverá a arrancar la bomba de aceite de pre/poslubricación y comenzará un ciclo de poslubricación de 55 minutos. Si la presión es mayor de 25 lb/pulg2 manométricas, pero menor de 41 lb/pulg2 manométricas, se anunciará una ALARMA POR BAJA PRESIÓN DEL CABEZAL DEL ACEITE LUBRICANTE. EJERCITACIÓN/PRUEBA DIARIA DE LA BOMBA DE LUBRICACIÓN DE RESPALDO La confiabilidad es un requisito clave para la bomba de lubricación de respaldo, la cual desempeña una función vital en la prevención de daños a la turbina si la bomba de pre/poslubricación no puede realizar la función del ciclo de poslubricación. Por consiguiente, el sistema de control Turbotronic hace funcionar automáticamente la bomba de lubricación de respaldo una vez cada 24 horas (por lo general al mediodía de la hora local) durante aproximadamente 2 minutos para probarla y ejercitarla. Durante este período de prueba diario la bomba debe demostrar que puede desarrollar 12 lb/pulg2 manométricas de presión de descarga. No cumplir con este requisito hará que se anuncie una ALARMA POR FALLA DE LA BOMBA DE RESPALDO. La turbina NO parará por esta condición de alarma, pero el personal de operación y mantenimiento deberá asignar una prioridad muy alta a restaurar la bomba a disponibilidad funcional. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.21 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar ¿Por qué ejercitar la bomba de lubricación de respaldo y no la bomba de pre/poslubricación? Porque la bomba de lubricación de respaldo es un sistema de respaldo para el caso de falla de la alimentación eléctrica de CA, es impulsada por un motor de CC activado por una batería respaldada por un suministro de alimentación eléctrica de CC. No obstante, la construcción de todos los motores de CC incorpora piezas de contacto eléctrico entre sus piezas estacionarias y en movimiento, que son vulnerables a oxidación durante períodos prolongados de inactividad. Esto puede dar lugar a una continuidad eléctrica pobre entre las piezas de contacto, lo que ocasiona una posible falla del motor. Ejercitar el motor diariamente mantiene las piezas de contacto en una condición limpia, garantizando una buena confiabilidad en el motor. También proporciona advertencia oportuna de cualquier problema en la bomba o el motor al personal de operación y mantenimiento. La bomba de aceite de pre/poslubricación se acciona mediante un motor de CA, el cual no tiene piezas de contacto eléctrico y, por lo tanto, no tiene la misma vulnerabilidad que un motor de CC. Por consiguiente, no se considera necesaria la ejercitación diaria de esta bomba. SECUENCIA DE POSLUBRICACIÓN Condiciones de parada normal y parada rápida Durante una secuencia de parada normal (con enfriamiento) o una parada rápida, la bomba de aceite de pre/poslubricación arranca cuando la presión de aceite lubricante cae a 25 lb/pulg2 manométricas y complementa el flujo de la bomba principal de aceite lubricante para la lubricación de los cojinetes durante el resto del tiempo de giro libre. Cuando la velocidad de la turbina ha disminuido al 5% de plena velocidad, un temporizador de detención de la turbina por giro libre en el sistema de control Turbotronic comienza una secuencia de temporización de 3 minutos. Al finalizar este conteo, se inicia el temporizador de secuencia de poslubricación de 55 minutos y, simultáneamente, se verifica que la presión del cabezal del aceite lubricante esté en un mínimo de 6 lb/pulg2 manométricas. Una 4.22 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE verificación de presión positiva habilita a la bomba de pre/poslubricación para que continúe funcionando durante el período de poslubricación de 55 minutos, entregando un flujo de aceite de enfriamiento a los cojinetes, lo cual evita que se dañen por el calor impregnado desde la turbina. IMPACTO DE LA "PARADA RÁPIDA" SOBRE EL CICLO DE POSLUBRICACIÓN Con excepción de la parada por "Incendio" cualquier "Parada Rápida", ya sea iniciada manualmente o debido a una parada, no alterará el ciclo de poslubricación tal como se describe anteriormente. En el caso de una parada rápida debida a falla del microprocesador, el sistema de relés de respaldo tomará el control del ciclo de poslubricación. Esto sólo será diferente a los otros ciclos de poslubricación en el sentido de que dejará de funcionar la pantalla de anunciación visual. FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE POSLUBRICACIÓN DE RESPALDO Si la presión del cabezal del aceite lubricante cae a menos de 4 lb/pulg2 manométricas en cualquier momento durante la secuencia de poslubricación, el sistema de control Turbotronic interpretará esto como una falla de la bomba de pre/poslubricación. Por consiguiente, la bomba de lubricación de respaldo arrancará inmediatamente para hacerse cargo de la función de poslubricación restante, y se anunciará la falla. La bomba de lubricación de respaldo funcionará constantemente durante 55 minutos y después se parará, completando el ciclo de poslubricación. IMPACTO DE "INCENDIO DETECTADO" SOBRE EL CICLO DE POSLUBRICACIÓN Si la turbina para debido a que se ha detectado un incendio después de que el temporizador de tiempo de giro libre termina su conteo, se inhibe el ciclo de poslubricación durante un intervalo que permita suficiente tiempo para extinguir el incendio. Esta es una medida de seguridad para eliminar una posible fuente de combustible de la zona del incendio. El ciclo 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.23 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar de poslubricación para este tipo de parada incorpora también otras diferencias en relación con la parada normal. En este caso especial, el temporizador de detención de la turbina por giro libre funcionará durante un período de temporización de 90 segundos cuando la velocidad de la turbina haya disminuido al 5% de plena velocidad. Cuando expira el intervalo del temporizador de detención de la turbina por giro libre la bomba se para y el temporizador de advertencia de poslubricación comienza una temporización para un período de 19,5 minutos. La bomba de pre/poslubricación se activa al finalizar este intervalo de tiempo y comienza el ciclo de poslubricación de 55 minutos. Si la condición de "incendio detectado" termina antes de que finalice el período de 19,5 minutos, la bomba de pre/poslubricación iniciará su ciclo de poslubricación inmediatamente. No obstante, si aún se detecta el incendio cuando el temporizador de advertencia de poslubricación ha terminado su conteo, se anunciará una alarma de POSLUBRICACIÓN EN MARCHA, INCENDIO DETECTADO. 4.24 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE ANUNCIACIÓN A continuación se resumen las funciones de alarmas y parada relacionadas con el sistema de aceite lubricante y tratadas en varios lugares de esta sección del Cuaderno de Trabajo del Estudiante: ANUNCIACIÓN ALARMA BAJA TEMPERATURA DEL ACEITE LUBRICANTE PARADA PUNTO DE AJUSTE Cerrada Calentador conectado a 65F. Calentador desconectado a 70F Parada si la temperatura cae por debajo de 52F para aceite grado C32, y 62F para aceite grado C46. ALTA TEMPERATURA DEL ACEITE LUBRICANTE Cerrada Cerrada Alarma a 155F Parada a 165F ALTA PRESIÓN DEL TANQUE DEL ACEITE LUBRICANTE Cerrada Cerrada Alarma cuando la contrapresión es igual a 8,2 pulgadas en la columna de agua. Parada cuando la contrapresión es igual a 10 pulgadas en la columna de agua ALTA PRESIÓN DIFERENCIAL DEL FILTRO DE ACEITE LUBRICANTE Cerrada BAJA PRESIÓN DE LUBRICACIÓN Cerrada 9080 Alarma a 30 lb/pulgada2 diferenciales Cerrada © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. Sólo es operativa por encima de la velocidad de desembrague del arrancador + 10 segundos. Alarma a 42 lb/pulgada2 manométricas. Parada a 25 lb/pulgada2 manométricas. 4.25 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar BAJO NIVEL DEL ACEITE Cerrada Cerrada Alarma a 14 pulgadas por debajo de la parte superior del tanque. Parada a 17 pulgadas por debajo de la parte superior del tanque FALLA DE LA BOMBA DEL ACEITE LUBRICANTE AUXILIAR Cerrada Menos de 6 lb/pulgada2 manométricas después de 30 segundos FALLA DE PRELUBRICACIÓN. Cerrada Menos de 6 lb/pulgada2 manométricas después de 30 segundos ALARMA POR FALLA DE LA BOMBA DE LUBRICACIÓN DE RESPALDO Cerrada Menos de 4 lb/pulgada2 manométricas después de 30 segundos POSLUBRICACIÓN EN MARCHA, INCENDIO DETECTADO Cerrada Incendio detectado aún después de 19,2 segundos de inhibir la poslubricación. ALTA PRESIÓN DE PRE/POSLUBRICACIÓN Cerrada Alarma a 25 lb/pulgada2 manométricas. 4.26 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE ACTIVIDAD DEL ESTUDIANTE 1. Describir la función del sistema de aceite lubricante. _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 2. 3. El exceso de presión en el tanque del aceite lubricante puede ser causado por: a. exceso de holgura en uno o más de los sellos de aire/aceite de la turbina. b. obstrucción en la tubería de venteo del tanque del aceite lubricante. c. sobrellenado del tanque del aceite lubricante. d. cualquiera de los anteriores. Describa un procedimiento para cebar elementos filtrantes nuevos para: a. Filtro sencillo ___________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ b. Filtro doble _____________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.27 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar 4. Haga corresponder los componentes del sistema de aceite con su función. _____ Tanque del aceite lubricante _____ Bomba principal de aceite lubricante _____ Bomba de aceite de pre/poslubricación _____ Válvula de control de presión/temperatura _____ Enfriador de aceite _____ Sistema de filtro del aceite _____ Múltiple de suministro de aceite lubricante _____ Bomba de respaldo del aceite lubricante 4.28 a. La bomba que suministra aceite a la turbina y a los cojinetes del equipo impulsado antes del arranque, durante el modo de "giro" y para el período de enfriamiento después de la parada. b. Sirve de base de montaje para los engranajes de la caja de reducción y almacena aceite lubricante para la turbina. c. Alberga las válvulas reguladoras de presión, de control de temperatura y de alivio. d. Cumple la función de poslubricación si no está disponible la bomba de aceite de pre/poslubricación. e. Proporciona puntos de conexión para la unidad de engranajes de reducción y las tuberías de suministro de aceite lubricante del generador que abastecen de aceite a la turbina. f. Junto con la válvula de derivación térmica, mantiene el aceite lubricante a la temperatura adecuada. g. Remueve del aceite partículas de un tamaño de hasta 10 micras. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE h. 9080 Bomba impulsada por la turbina que suministra presión de aceite a la velocidad de funcionamiento de la turbina. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.29 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar NOTAS: 4.30 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMAS DE ACEITE CLAVE DE RESPUESTAS 1. El sistema de aceite lubricante proporciona lubricación y enfriamiento a los elementos giratorios de la turbina, y provee el medio para el funcionamiento de las válvulas hidráulicas de combustible y de purga de aire, y los actuadores de los álabes directores variables. 2. d 3. Sencillo: Llene manualmente el filtro con aproximadamente dos galones de aceite. Reemplace la tapa apretándola bien y el filtro está listo para el servicio. O haga funcionar la bomba de aceite de pre/poslubricación en control manual con la válvula de venteo manual ubicada en la parte superior del filtro abierta. Cierre la válvula de venteo cuando el aceite que sale no tenga burbujas, después apague la bomba. Doble: Ya sea con la turbina funcionando o con la bomba de pre/poslubricación funcionando, abra la válvula de venteo manual ubicada en la parte superior del filtro fuera de servicio. Abra la válvula de igualación de presión entre los filtros hasta que comience a salir aceite sin burbujas por el venteo abierto. Cierre ambas válvulas. 4. B H A C F G E D 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 4.31 SISTEMAS DE ACEITE Capacitación técnica de Solar NOTAS: 4.32 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. SISTEMAS DE ACEITE 4.33 SISTEMAS DE ACEITE 4.34 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) OBJETIVOS Al completar esta lección el estudiante podrá: 1. Describir el propósito del sistema de gas combustible 2. Identificar correctamente en una gráfica las ubicaciones de los componentes del sistema de gas combustible. 3. Describir la función de cada uno de los componentes principales del sistema de gas combustible. 4. Describir la secuencia de funcionamiento del sistema de gas combustible. 5. Diferenciar entre los sistemas de combustible de diseño más moderno y los sistemas de combustible de diseño más antiguo. OBJETIVO El sistema de gas combustible controla el gas natural suministrado al conjunto turbogenerador en forma tal que garantice la entrega de combustible, a los regímenes de presión y flujo correctos, al sistema de combustión de la turbina, según corresponda, para mantener el funcionamiento del conjunto turbogenerador a las condiciones de velocidad y carga requeridas. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.1 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar El combustible se programa así automáticamente durante la secuencia de arranque, a medida que la turbina acelera a plena velocidad, y después se regula para controlar continuamente la velocidad y carga de la turbina durante el funcionamiento. En la parada de la turbina el sistema de gas combustible corta el suministro de combustible a la turbina. DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA El gas combustible natural limpio y seco, proveniente de una fuente fuera del conjunto turbogenerador, se envía a través de un colador limpiable, a la conexión de entrada de combustible en el borde del patín. De ahí el gas se desplaza hacia el lado de entrada de la válvula primaria de corte de gas combustible en el conjunto turbogenerador. Derivaciones menores en esta parte de la tubería de combustible conectan el suministro de gas al regulador de gas piloto y al transmisor de monitoreo de presión del gas combustible. Cuando se abre, la válvula primaria de corte de gas combustible accionada por piloto permite que el gas fluya a través de la válvula de dosificación de combustible (EGF344), la cual provee un suministro de combustible controlado a los inyectores de combustible de la turbina. Una derivación menor tomada inmediatamente corriente arriba de la válvula eléctrica de dosificación del combustible hace que el gas esté disponible para el quemador de encendido a través del sistema regulador de presión del quemador, de la válvula solenoide de corte del quemador de gas y de la válvula de retención del quemador de gas. Se lleva a cabo una secuencia automática de verificación de válvulas en las válvulas primaria y de dosificación de combustible, durante la parte inicial de cada secuencia de arranque, para asegurarse de que ambas válvulas funcionan correctamente en las condiciones tanto abierta como cerrada. La secuencia de arranque se cancelará si se detecta alguna falla en las válvulas durante esta prueba. 5.2 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) COMPONENTES DEL SISTEMA (Vea la Figura 5.1) El sistema de gas combustible incluye los siguientes componentes principales: 9080 • Colador de combustible (no se muestra) • Manómetro y transmisor de presión de combustible (no se muestra) • Transmisor de presión diferencial • Filtro de gas piloto • Regulador de gas piloto • Válvula de alivio del sistema piloto • Válvulas piloto • Válvulas solenoides piloto • Válvula primaria de corte de combustible • Válvula eléctrica de dosificación de gas combustible • Válvula de venteo • Inyectores y múltiple de gas combustible (no se muestran) • Conjunto de quemador de encendido (no se muestra) • Válvula solenoide y regulador del quemador © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.3 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar Figura 5.1 Módulo de gas combustible con válvula eléctrica de dosificación de combustible de "alta fuerza" COLADOR DE COMBUSTIBLE (FS931) El suministro de gas combustible, que cumple con la Especificación de Ingeniería ES9-98 de Solar, se realiza por la entrada del colador de combustible a 250-300 lb/pulg2 manométricas. El colador de combustible es un filtro reemplazable de 10 micras absolutas. MANÓMETRO Y TRANSMISOR DE PRESIÓN DE COMBUSTIBLE El sistema de gas combustible incorpora un transmisor de presión (TP386) para monitorear la presión de entrada al sistema. El transmisor envía una señal de 4-20 mA al sistema de control para una gama de presión de 0-300 lb/pulg2 manométricas. El sistema de control utiliza la señal del transmisor para generar una lectura análoga de la presión del combustible de entrada, y la compara con los niveles de referencia preestablecidos para anunciar 5.4 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) condiciones de alarma y parada. Cuando la presión de combustible esté por debajo de un valor mínimo (nominal de 180 lb/pulg2 manométricas), se anunciará una alarma por BAJA PRESIÓN DE SUMINISTRO DE GAS COMBUSTIBLE; se iniciará una parada rápida con enclavamiento por ALTA PRESIÓN DE SUMINISTRO DE GAS COMBUSTIBLE si la presión de combustible sobrepasa un punto de ajuste máximo (nominal de 230 lb/pulg2 manométricas). Un manómetro (PI931) con una gama de 0-300 lb/pulg2 manométricas, montado en el panel de indicadores de la turbina, indica la presión de gas combustible en la entrada. FILTRO DE GAS PILOTO (FS932) Un filtro en línea con un sistema de 10 micras reemplazable proporciona el filtrado del gas combustible que fluye hacia el regulador de gas piloto y el sistema piloto. REGULADOR DE GAS PILOTO (PCV931) El regulador de gas piloto esta instalado corriente abajo del filtro FS932. Se utiliza para reducir la presión de suministro hasta un nivel seguro para el funcionamiento de la válvula piloto, por lo general 90 lb/pulg2 manométricas. VÁLVULA DE ALIVIO DEL SISTEMA PILOTO (VR931) Esta válvula está instalada en la tubería de descarga del regulador de gas piloto, para evitar la sobrepresionización del sistema piloto. En caso de falla del regulador de gas piloto, la válvula de alivio se abre a una presión de aproximadamente 100 lb/pulgada2 manométricas, para ventear el exceso de gas hacia la conexión de venteo. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.5 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar VÁLVULAS PILOTO Válvula solenoide piloto de la válvula primaria de corte de combustible (L341-1) Una válvula solenoide de tres canales y dos posiciones, que controla la presión del gas piloto a la válvula operadora de piloto primaria de corte de combustible V2P931. VÁLVULA PRIMARIA DE CORTE DE COMBUSTIBLE (V2P931) La válvula primaria de corte de combustible (Figura 5.2) es una válvula rotatoria de tipo mariposa con dos posiciones discretas (abierta y cerrada). Un accionador giratorio neumático coloca la válvula en la posición deseada. El funcionamiento de la válvula lo controla la válvula solenoide piloto primaria de corte de combustible (L341-1). Figura 5.2 Válvula primaria de corte de gas combustible 5.6 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Figura 5.3 Actuador de la válvula primaria de corte de gas combustible TRANSDUCTOR DE COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE (TP342-1) El sistema de control Turbotronic realiza una secuencia de comprobación de las válvulas de gas combustible en las válvulas de corte de combustible al inicio de cada secuencia de arranque. Un componente clave de esta prueba es el transductor que monitorea y comprueba la presión de gas combustible en cada etapa de la secuencia. El transductor se conecta para detectar la presión de combustible entre la válvula primaria de corte de gas combustible y la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible de "alta fuerza". Se usa un transmisor de presión, o en algunos casos un presostato, para realizar esta función. El transmisor de presión está calibrado para enviar continuamente una señal de 4 - 20 mA equivalente a de 0 - 400 lb/pulg2 manométricas. Los contactos del presostato están calibrados para transferirse cuando la presión 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.7 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar en aumento se eleva a 45 lb/pulg2 manométricas, y se vuelven a transferir cuando disminuye a aproximadamente 42 lb/pulg2 manométricas. VÁLVULA SOLENOIDE DE VENTEO DE GAS La válvula solenoide de venteo de gas es una válvula solenoide de dos posiciones, instalada entre la válvula primaria de corte de gas combustible y la válvula secundaria de corte de combustible. Válvula eléctrica de dosificación de gas combustible de alta fuerza (EGF344) La válvula de alta fuerza realiza la función de una válvula secundaria de corte de gas así como la de una servoválvula eléctrica. En el modo de dosificación controla el estado estacionario y el estado variable del flujo de combustible a la turbina. El control de la válvula durante la etapa en arranque es por medio de una señal analógica de 4-20 mA proveniente del sistema de control Turbotronic que posiciona la válvula en respuesta a señales provenientes del transmisor de presión diferencial. La válvula comunica continuamente su posición al sistema de control Turbotronic a través de una señal de 4-20 mA hasta que se alcanza una posición nula, en la que la señal de entrada es igual a la señal de salida. El movimiento de la válvula se para en este punto, hasta que recibe información de posicionamiento revisada del sistema de control Turbotronic. La válvula requiere un suministro de alimentación eléctrica de 120 voltios CC. El sistema de control Turbotronic debe dar una entrada de comandos de MARCHA además de la señal de posicionamiento de 4-20 mA. La válvula no se moverá si no recibe este comando. También se requiere una entrada de comandos de REPOSICIONAR cada vez que se energiza el sistema electrónico integrado en la válvula. Esta señal inicia una autocomprobación de la unidad. Una señal de SOBRETEMPERATURA informa al sistema de control Turbotronic que el servomotor se está recalentando. 5.8 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Una señal de FALLA informa al sistema de control Turbotronic si ocurre un problema general tal como sobre/bajo voltaje, alta/baja corriente, fallas de componentes, o errores de seguimiento. Figura 5.4 Válvula secundaria de corte de combustible/válvula eléctrica de gas combustible de "alta fuerza" TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL (TPD344) Este transductor compara la presión de combustible (PG) en el lado de salida de la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible y el aire bajo presión de descarga del compresor (Pcd) con un conjunto de parámetros preprogramados que representan las diferentes programaciones de combustible en el software Turbotronic. La diferencia entre la señal de entrada y los parámetros preprogramados se usa para generar una señal de “error”. Como resultado, el sistema de control Turbotronic ajusta la entrada 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.9 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar de 4-20 mA a la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible, alterando el flujo de combustible a la turbina hasta que se corrija la señal de error. INYECTORES Y MÚLTIPLE DE GAS COMBUSTIBLE El múltiple de gas combustible está montado en soportes alrededor de la brida de la carcasa de la cámara de combustión/difusor del compresor. El gas combustible dosificado fluye desde la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible hacia el múltiple, parte del recorrido a través de una tubería de acero inoxidable, con la conexión final hecha de una manguera armada flexible. Un tubo conecta cada uno de los 12 inyectores al múltiple, (vea la Figura 5.6). Figura 5.5 Inyector de gas combustible 5.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Figura 5.6 Múltiple de gas Los conjuntos de 12 tubos del múltiple a la cámara de combustión alimentan gas del múltiple a través de las puntas de los inyectores. A medida que el gas sale de los inyectores se mezcla con el aire de ciclonización del compresor de la turbina para convertirse en una mezcla combustible. Esta acción de ciclonización se crea mediante un conjunto de álabes mezcladores de vórtice montados alrededor de la circunferencia externa de cada inyector de combustible. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.11 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar CONJUNTO DE QUEMADOR DE ENCENDIDO Y VÁLVULA DE CORTE DEL QUEMADOR DE GAS El quemador de encendido se utiliza para proporcionar el encendido inicial de la mezcla de aire/gas combustible en la cámara de combustión. Cuando se ha establecido la combustión continua ya no se necesita el quemador de encendido y, por lo tanto, se apaga. El conjunto está empernado a una brida en la parte exterior de la carcasa de la cámara de combustión. El gas combustible proveniente de una tubería de suministro especial se activa en el punto adecuado en la secuencia de arranque, mediante la energización de la válvula solenoide de corte del quemador de gas (L340-1). Este gas es forzado a través de un orificio fijo en la porción del quemador del conjunto, y se mezcla con el aire introducido por la acción del surtidor de gas. Una bujía de encendido eléctrica de alta energía sobresale dentro de la corriente de gas/aire para proporcionar la chispa inicial que lo enciende. La llama de quemador resultante se propaga dentro de la cámara de combustión a través de un tubo que se proyecta a través del separador de combustión y enciende la mezcla de aire/combustible principal en la turbina. La válvula solenoide de corte del quemador de gas se desenergiza cuando la turbina se ha encendido con éxito, cortando el suministro de gas combustible al quemador. 5.12 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Figura 5.7 Conjunto de quemador de encendido REGULACIÓN DE PRESIÓN DEL GAS DEL QUEMADOR (Pcv930-1, Pcv930-2) La presión de gas combustible en el quemador debe ser lo suficientemente alta como para proporcionar una llama efectiva para el encendido de la turbina, pero no demasiado alta, de lo contrario la llama del quemador se apagará. Cada turbina en la familia de Solar tiene una presión del gas del quemador específica. Inicialmente, el suministro de gas se toma entre la válvula primaria de corte de combustible y la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible en el múltiple de gas principal. Este gas se reduce de la presión nominal del múltiple de 250-300 lb/pulg2 manométricas a 30 lb/pulg2 manométricas por el regulador de presión de corte del quemador (Pcv930-1). Después de pasar a través de la válvula solenoide de corte de gas combustible (V2P940) se reduce aún más a 7 lb/pulg2 manométricas mediante el regulador de ajuste preciso de la presión del quemador (Pcv930-2), 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.13 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar y por último se reduce a 5 lb/pulg2 manométricas por la caída de presión a través de la válvula de retención accionada por resorte del quemador. DETECTOR DE EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA (S349) Una pérdida de la llama en la cámara de combustión se conoce como extinción fortuita de la llama. Aunque este es un evento raro, si ocurre, algún combustible no quemado migrará hacia dentro del sistema de escape. Este combustible se ventea pronto con seguridad a la atmósfera debido a la corta longitud de un sistema de escape típico, pero un gran volumen de combustible pudiera recogerse en algunas instalaciones que incorporan unidades de recuperación de calor de desecho (WHRU’s), o tienen sistemas de conductos de escape excepcionalmente largos. Una fuente de encendido secundaría podría crear un petardeo en estos casos, lo cual podría ser dañino para la instalación. Por consiguiente, es una práctica común incluir un sistema de detección de extinción fortuita de la llama en las instalaciones con sistemas de escape de gran volumen para cerrar la válvula de combustible activa rápidamente si ocurre una extinción fortuita de la llama. El sistema usa un presostato diferencial que monitorea continuamente la caída de presión a través de un orificio en el sistema de presión Pcd. Los cambios graduales en la presión a través del orificio se ignoran, pero un cambio grande súbito hará que se transfieran los contactos del presostato diferencial. Si al mismo tiempo el control de combustible ordena el estrangulamiento al 90% de su máxima abertura (tratando de mantener la presión Pcd) el sistema de control Turbotronic detecta que ha ocurrido una extinción fortuita de la llama. Se iniciará una parada rápida con enclavamiento por EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA, lo cual cerrará inmediatamente la válvula de combustible activa, evitando así que el combustible no quemado fluya hacia adentro del sistema de escape. 5.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA CONDICIONES INICIALES Se requiere que el gas combustible limpio y seco esté en la gama de 250-300 lb/pulg2 manométricas en la entrada del sistema de combustible, de donde se envía directamente al lado corriente arriba de la válvula primaria de corte de combustible cerrada. La presión de gas se monitorea continuamente mediante el transmisor de presión de gas combustible, el cual convierte la información sobre la presión a una señal de 4 - 20 mA para su procesamiento por el sistema de control Turbotronic. Parte del gas se toma a través de una tubería piloto, vía el filtro de gas piloto, hacia el regulador de gas piloto el cual proporciona gas a una velocidad reducida de 90 lb/pulg2 manométricas para el funcionamiento del sistema piloto de la válvula primaria de corte de combustible. COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE La secuencia de comprobación de las válvulas de gas combustible ha sido modificada ahora por las válvulas de control PECC de alta fuerza. Ahora consiste en: 9080 1. Verificación de la presión de combustible del patín 2. Venteo inicial, si se requiere 3. Comprobación de una fuga de baja presión 4. Comprobación de seguimiento de la válvula de control de gas combustible 5. Comprobación de la presionización 6. Comprobación de una fuga de alta presión © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.15 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) 1. 2. 3. 4. 5.16 Capacitación técnica de Solar Verificación de la presión de combustible del patín Cuando se pulsa el botón de arranque, el TP386 (presión del patín de gas combustible) verifica que la presión de gas combustible sea al menos 60 lb/pulg2 manométricas mayor que la presión Pcd (TP349). • Si no es así se cancela el arranque por BAJA PRESIÓN DE GAS. • Si está bien entonces prosiga Venteo inicial Si el TP342-1 (presión entre válvulas) es 10 lb/pulg2 manométricas por encima de la presión Pcd (TP349) entonces es necesario ventear la presión hasta que la diferencia sea de menos de 10 lb/pulg2 o el temporizador de venteo termine su conteo (10 segundos). • Si la presión no cae por debajo de 10 lb/pulg2 se cancela el arranque por FALLA DE COMPROBACIÓN DE VENTEO. • Si la presión cae por debajo del límite de 10 lb/pulg2 entonces prosiga. Comprobación de fuga de baja presión antes de abrir la válvula primaria, el TP342-1 se monitorea durante 10 segundos para verificar que no haya aumento de presión entre las válvulas, verificando así que la primaria está completamente cerrada. Si la presión aumenta más de 10 lb/pulg2 entonces: • Si el aumento de presión es de 10 lb/pulg2 o más en 10 segundos se cancela el arranque por FALLA DE FUGA DE BAJA PRESIÓN • Si está bien entonces prosiga Comprobación de seguimiento de la válvula de control de gas combustible Después de la comprobación de fuga de baja presión, la válvula EGF344 se abre y cierra mediante el sistema de control. El sistema de control monitorea que la válvula responda a los comandos de seguimiento. Observe que el sistema no está monitoreando la presión interválvulas. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) 5. 6. • Si la válvula no sigue los comandos de seguimiento se cancela el arranque mediante EGF344TRK. • Si está bien entonces prosiga Comprobación de presionización La válvula primaria se abre y se cierra. Entonces se registra la presión en el TP342-1 y debe estar 60 lb/pulg2 por encima de la presión Pcd (TP349). • Si la presión no está 60 lb/pulg2 por encima de la presión Pcd entonces cancele el arranque por FALLA DE PRESIÓN (PRESS_FAIL). • Si está bien entonces prosiga Comprobación de fuga de alta presión La presión se registra en el momento de la apertura primaria y se monitorea durante 20 segundos. Si la presión se reduce en 10 lb/pulg2 diferenciales de la presión inicial. • Si la presión se reduce en 10 lb/pulgada2 se cancela el arranque por FALLA DE FUGA DE ALTA PRESIÓN (HPLEAKFAIL) • Si la presión se mantiene (no hay fugas) entonces se anuncia "VLVCHKCMP", es decir, COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE TERMINADA. NOTA El sistema permanece presionizado entre las válvulas. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.17 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar Figura 5.8 Secuencia de verificación de las válvulas de gas ARRANQUE DE LA TURBINA Al concluir la secuencia de comprobación de las válvulas de combustible, y si se han completado con éxito las comprobaciones de prelubricación, el sistema de arranque se arma para iniciar el ciclo de giro de purga. Al completarse el ciclo de giro de purga, se energizan la válvula solenoide del quemador (L340-1) y la válvula solenoide primaria de corte de gas combustible (L341-1), así como la excitatriz de encendido, para iniciar la secuencia de encendido inicial. Cuatro (4) segundos más tarde se abre la válvula EGF344 para permitir el paso de combustible a los inyectores. Estos 4 segundos de "preencendido del quemador" ayudan a un encendido inicial más uniforme. Al mismo tiempo, el sistema de control comienza a abrir la válvula de estrangulamiento 5.18 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) para lograr la combustión. Un temporizador de diez segundos en la lógica de control empieza a contar su intervalo al iniciarse la secuencia de encendido; si el intervalo del temporizador caduca antes de indicarse el encendido inicial, el sistema de control iniciará una parada rápida sin enclavamiento y anunciará una FALLA DE ENCENDIDO. Cuando el sistema de control detecta un encendido inicial (temperatura T5>400F) el quemador y encendido se desenergizan, y el sistema de control transfiere la señal del actuador de la válvula de estrangulamiento a una rampa modificada para acelerar la turbina hasta su velocidad de punto de ajuste especificada. También en el encendido inicial, un temporizador lógico con intervalo de 2 minutos inicia su conteo. Si la turbina no logra alcanzar la velocidad de 65% antes de que caduque el intervalo de 2 minutos, el sistema de control iniciará una parada rápida sin enclavamiento, y anunciará una FALLA DE ARRANQUE. Cuando el productor de gas alcanza la velocidad de 65%, el sistema de arranque se desactiva y el arrancador gira por inercia hasta pararse, mientras que la turbina continúa acelerando hasta llegar a la velocidad de punto de ajuste especificada. El programa de aceleración es producido por el PLC sobre la base de un programa preestablecido de presión Pcd en comparación con la presión Pg-Pcd. CONTROL DE COMBUSTIBLE La válvula eléctrica de dosificación de gas combustible está diseñada para funcionar en el modo de estrangulamiento para mantener el funcionamiento dentro de sus límites especificados bajo todas las condiciones de carga. La entrada requerida por la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible para lograr el funcionamiento correcto se obtiene por medio del transmisor de control de flujo de gas combustible, el cual compara la presión de combustible y la presión Pcd con un conjunto de parámetros preprogramados en el software Turbotronic. El resultado de su cálculo es alimentado continuamente a la válvula eléctrica 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.19 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar de dosificación de gas combustible, la cual hace los ajustes adecuados para mantener el funcionamiento correcto bajo todas las condiciones de carga y sin carga. SECUENCIA DE APAGADO La parada se puede iniciar en una de tres formas; • Una parada normal, iniciada ya sea manualmente o por medio de una señal de control externa, que incorpora un período de enfriamiento durante el cual se permite que la turbina funcione sin carga para reducir las temperaturas de funcionamiento de la turbina. • Una parada por falla con enfriamiento la cual, por definición, no requiere el corte inmediato de combustible. La parada incluye un período de enfriamiento por la misma razón dada anteriormente. • Una parada rápida que se inicia ya sea por una falla grave o por la operación manual del botón pulsador de parada de emergencia. Este tipo de parada requiere la interrupción inmediata del suministro de combustible a la turbina. Cuando la velocidad de la turbina ha caído por debajo del 15% el actuador de la válvula de venteo se abre por un período de 60 segundos para ventear la presión de gas combustible residual que pueda estar atrapada entre las válvulas primaria y EGF344. Cuando el actuador de la válvula de venteo se cierra al terminar el período de tiempo, reposiciona el sistema de combustible a la condición de reserva. 5.20 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) NOTA EL RESTO DE ESTE CAPÍTULO SE REFIERE AL DISEÑO MÁS ANTIGUO DE LOS SISTEMAS DE GAS COMBUSTIBLE EN LOS CONJUNTOS TURBOGENERADORES DE SOLAR. DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA El gas combustible se entrega a través de un colador limpiable a la conexión de entrada de combustible situada en un costado del patín, y después pasa por un punto de unión, desde donde salen las conexiones hacia la entrada de un regulador de gas piloto, una derivación de instrumentos, y la entrada de la válvula primaria de corte de gas combustible. Cuando la válvula primaria de corte de combustible accionada por presión piloto se abre, permite que el gas combustible fluya hacia la entrada de la válvula secundaria de corte de gas combustible (también accionada por presión piloto). La presión de gas piloto, que mueve las válvulas de corte primaria y secundaria, la controlan válvulas solenoides, que son a su vez accionadas por señales que provienen del sistema de control eléctrico, a intervalos que corresponden con la secuencia de funcionamiento de la turbina. La válvula de control de gas combustible está conectada corriente abajo de la válvula secundaria de corte de combustible. La válvula de control establece una presión diferencial entre la lumbrera de salida de la válvula de control (PG) y la presión (Pcd) de descarga del compresor de la turbina. La válvula de control utiliza una señal de retroalimentación de presión Pcd del difusor de la turbina, y un conjunto de cargadora con regímenes de resorte preestablecidos para controlar la presión (PG) corriente abajo relacionada con la presión (Pcd) de referencia. Este esquema de control compensa de manera automática la programación del combustible para los cambios en las condiciones ambientales (presión y temperatura), y las variaciones en el funcionamiento del compresor de la turbina . Cuando las temperaturas de la entrada de aire al compresor son elevadas, o cuando el rendimiento del compresor es por debajo del valor nominal, la señal de retroalimentación (Pcd) se reduce, 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.21 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar y la válvula de control reduce a su vez su presión de salida (PG) para mantener la presión diferencial programada. La válvula de estrangulamiento, conectada entre la salida de la válvula de control de gas combustible y el múltiple de gas combustible, es un actuador electrohidráulico cuya posición la determina una señal electrónica analógica que proviene del sistema de control, para programar el flujo masivo de combustible hacia el múltiple de gas combustible y los doce inyectores de combustible montados en la carcasa de la cámara de combustión. 5.22 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Figura 5.9 Componentes del sistema de gas combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.23 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar COMPONENTES DEL SISTEMA Transmisor de presión de gas (TP386) Proporciona una señal de 4-20 mA (0-300 lb/pulg2 manométricas) al microprocesador para mostrar la presión de combustible, así como proporcionar advertencia de baja presión de combustible (180 lb/pulg2 manométricas) y parada por alta presión de combustible (230 lb/pulg2 manométricas). Manómetro de gas combustible (VI931-1) y válvula de bloqueo (VI 931-1) Estos componentes permiten al operador verificar la presión de gas combustible (gama del manómetro 0-300 lb/pulg2 manométricas) (válvula de funcionamiento normal 185 lb/pulg2 manométricas). 5.24 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) NOTAS: 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.25 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar Figura 5.10 Componentes del sistema de gas combustible 5.26 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Claves para la figura 5.10 1 Transmisor de presión diferencial de la presión Pcd de combustible 5 Válvula de alivio de presión de gas piloto 2 Válvula dosificadora de gas combustible 6 Regulador de presión de gas piloto 3 Válvula secundaria de corte de gas combustible 7 Orificio de presión de gas piloto 4 Actuador/válvula primaria de corte de gas combustible 8 Filtro de gas piloto 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.27 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar Figura 5.11 Componentes del sistema de gas combustible 5.28 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Figura 5.12 Módulo de la válvula de combustible Transmisor diferencial de combustible/aire (TPD341-3) Este transmisor diferencial detecta la diferencia entre la presión del gas combustible (Pg) y la presión Pcd. La salida resultante de 4-20 mA se envía al microprocesador para el control del combustible. Manómetro de presión Pcd (PI930) Se proporciona un manómetro mecánico (0-200 lb/pulg2 manométricas) con una válvula de aislamiento para que el operador monitoree la presión (Pcd) de entrega del compresor. Conmutador (S349) / orificio (FO940) de extinción fortuita de la llama Estos componentes trabajan en conjunto para detectar una condición de extinción fortuita de la llama de la turbina. Durante el funcionamiento normal no hay presión diferencial a través del presostato S349. Cuando ocurre una extinción fortuita de la llama, el 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.29 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar orificio restrictor (FO940) retrasa el flujo desde el lado alto del presostato S349. Cuando se alcanza el punto de ajuste del presostato S349 la unidad se para con extinción fortuita de la llama. Válvula primaria de corte (V2P931) La válvula primaria de corte de combustible deja entrar el flujo de gas combustible a la válvula secundaria de corte de combustible y después hacia la válvula de control de combustible. La válvula se acciona mediante la presión de gas piloto proveniente del solenoide de la válvula primaria de corte de combustible (L341-1) a la posición de completamente abierta, y los resortes cierran la válvula cuando se ventea la presión piloto. La válvula es una válvula operada por piloto, de dos canales, cargada por resorte, normalmente cerrada. El dispositivo accionador de la válvula primaria es un carrete deslizante cargado por resorte a la posición cerrada. El gas piloto hace que el carrete se deslice en la caja, impulsando un mecanismo de engranaje de cremallera. Esto hace girar la válvula de corte de compuerta de esfera permitiendo que el gas combustible fluya hacia la válvula secundaria de corte. Cuando la válvula solenoide de control desvía la presión de gas piloto, los resortes del carrete fuerzan la válvula de compuerta de esfera hacia la posición cerrada. 5.30 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Figura 5.13 Actuador de la válvula primaria de corte 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.31 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar Figura 5.14 Válvula primaria de corte Válvula secundaria de corte (V2P932) La válvula secundaria de corte de combustible funciona como un respaldo a la válvula primaria de combustible para el corte positivo del flujo de combustible en el caso de que la válvula primaria deje de funcionar. La válvula se cierra por resorte y se abre al aplicarse presión de gas piloto en oposición a la tensión del resorte. La energización del solenoide de la válvula secundaria de corte (L342-1) permite que la presión piloto abra la válvula secundaria de corte. Cuando se desenergiza el solenoide, la presión piloto en la tubería se ventea en la tubería de venteo y los resortes cierran la válvula secundaria. Esta válvula contiene una lumbrera de instrumentación que está ubicada en el lado de entrada de la válvula. Fuera de esta lumbrera están 5.32 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) conectados un conmutador de comprobación de la válvula de gas (S342-1), y una válvula de venteo (L341-3). Figura 5.15 Válvula secundaria de gas combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.33 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar Figura 5.16 Válvula secundaria de corte 5.34 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Sistema de gas piloto El sistema de gas piloto se utiliza para desarrollar presión que se utilizará para controlar la acción de las válvulas primaria y secundaria de combustible. Los componentes que forman parte del sistema son el filtro de gas piloto, el regulador de gas piloto, y la válvula de alivio última. El filtro de gas piloto (FS932) recibe el gas de corriente arriba de la válvula primaria de combustible. Este filtro proporciona la filtración a 10 micras nominales, y el elemento interior puede reemplazarse. La presión se regula entonces hacia abajo de la presión nominal de suministro de 190 lb/pulg2 manométricas a la presión de 80 lb/pulg2 manométricas por medio del regulador de gas piloto (PCV931). Este regulador se ajusta en la fábrica y no debe requerir ajuste. Se puede quitar un tapón en el lado del regulador para poder instalar un medidor si fuera necesario. El orificio de flujo (FO937) limita el flujo de gas al piloto para hacer uniforme el flujo de gas. La presión se limita a un máximo de 100 lb/pulgada2 manométricas mediante una Válvula de alivio final (VR931). Se le debe dar mantenimiento al sistema con la unidad parada y el sistema despresionizado. Válvulas piloto Las válvulas piloto (vea la Figura 5.17) son válvulas de control accionadas por solenoide que tienen tres lumbreras hacia ellas. La lumbrera de la válvula normalmente abierta está conectada al sistema de venteo, y la lumbrera normalmente cerrada está conectada al sistema piloto. La lumbrera común está conectada a la válvula. Cuando la válvula piloto se energiza, se suministra presión piloto a la válvula de funcionamiento, la cual abre la válvula. Cuando se desenergiza el solenoide, la presión en la válvula de funcionamiento se dirige al sistema de venteo, permitiendo que la válvula se cierre. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.35 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar Figura 5.17 Diagrama de las válvulas piloto Válvula de venteo de gas combustible (L341-3) La válvula de venteo de gas combustible es una válvula controlada por solenoide que tiene solamente dos lumbreras. La acción de este solenoide es abrir o cerrar. La función de esta válvula consiste en purgar cualquier posible gas atrapado entre las válvulas primaria y secundaria de combustible al sistema de venteo. Aunque esta acción se lleva a cabo durante 60 segundos durante la parada, su función principal consiste en aliviar la presión durante el arranque para validar la comprobación de las válvulas de gas combustible (esta comprobación se explica en la descripción del sistema al final de esta sección). Conmutador de comprobación de la válvula de gas (S342-1) El conmutador de comprobación de presión de la válvula de gas está ubicado entre las válvulas primaria y secundaria de combustible. Se ajusta para transferirse a una presión ascendente de 45 lb/pulgada2 manométricas y se usa para verificar el funcionamiento correcto de las válvulas de combustible (que se explican más adelante). 5.36 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Válvula de estrangulamiento (A0931) La válvula de estrangulamiento (vea la Figura 5.18) es una válvula tipo mariposa, instalada corriente abajo de la válvula de control de gas combustible y posicionada por un actuador electrohidráulico (L344) por medio de un varillaje mecánico que responde a una señal analógica al actuador proveniente del sistema de control Turbotronic. La válvula de estrangulamiento funciona como un orificio de tamaño variable entre la válvula de control de gas combustible y el múltiple del combustible, y es el controlador principal para el manejo del programa de combustible por el sistema de control. Figura 5.18 Conjunto de la válvula de estrangulamiento de gas El ajuste del tope máximo de combustible es una abertura nominal de 45, y el tope mínimo es una abertura nominal de 10. El tope máximo de combustible es el límite de diseño superior para la aceleración de la turbina, mientras que el tope mínimo suministra una condición transitoria de protección contra la extinción fortuita de la llama. La señal analógica electrónica que se envía al actuador electrohidráulico varía desde 4 mA para la posición mínima hasta 20 mA para la posición.máxima. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.37 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar Actuador electrohidráulico (L344) El actuador controlado electrónicamente y accionado hidráulicamente (vea la Figura5.19) incorpora un actuador de pistón con eje de salida, un mecanismo de retroalimentación y un filtro autolimpiante. La presión hidráulica se suministra desde el sistema de aceite lubricante del conjunto turbomotriz a través de tuberías conectadas a la entrada del conjunto de válvula de control de la presión del aceite lubricante. Una señal de miliamperios desde el sistema de control proporciona el control eléctrico. Un sistema de varillaje de varillas y brazos transfiere el movimiento rectilíneo del actuador a movimiento rotatorio para colocar la válvula de mariposa en la posición de estrangulamiento. El actuador, que responde a la señal de miliamperios del sistema de control, coloca la válvula de estrangulamiento en posición para acelerar la turbina de gas durante el arranque, y para implementar el programa de velocidad/carga establecido por el programa de control. 5.38 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Figura 5.19 Actuador electrohidráulico y conjunto de varillaje Válvula de control de gas combustible (VGF931) El flujo de combustible hacia la turbina (y, por consiguiente, la velocidad y el nivel de potencia de la turbina) lo controla el funcionamiento combinado de las válvulas de control de gas combustible y de estrangulamiento. El flujo a través de un orificio lo establece la presión diferencial a través del orificio y el tamaño del orificio. La válvula de control de gas combustible funciona para controlar la presión diferencial entre su lumbrera de salida (PG) y una señal de referencia (Pcd), en un programa preestablecido, basado en el valor absoluto de la presión Pcd. La válvula de estrangulamiento 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.39 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar corriente abajo abarca una parte de un "orificio", que incluye, junto con la válvula de estrangulamiento, el múltiple de gas combustible y los doce inyectores de combustible. La presión en el lado corriente abajo de los inyectores de combustible es básicamente presión Pcd, y la presión en la entrada a la válvula de estrangulamiento es presión PG. Así, la válvula de control de gas combustible controla la presión diferencial a través del "orificio", y la posición de la válvula de estrangulamiento controla el tamaño del "orificio". Consulte la Figura 5.20. Un actuador de diafragma y un resorte de retorno controlan la posición de la válvula de disco principal en la válvula de control de gas combustible. El resorte cierra la válvula de disco cuando hay pérdida de presión de gas. La presión aplicada al diafragma la controla una serie de conjuntos de tres cargadoras, cada una con la designación para responder de manera diferente a los cambios en la PCD aplicada en un lado del pistón de cada cargadora. En respuesta a la PCD, las posiciones de las tres cargadoras modulan la presión del gas de suministro que se aplica al diagrama principal de disco. El funcionamiento de las cargadoras es progresivo (vea la Figura 5.21), comenzando al inicio de la rotación de la turbina con la cargadora número 1 modulando la presión de gas hacia el diafragma, cambiando a la cargadora número 2 a aproximadamente la velocidad de la turbina de 50%, y terminando cuando la cargadora número 3 asume el control a aproximadamente una velocidad de la turbina de 76%. Las características de respuesta de las cargadoras se ha establecido después de diseño y pruebas exhaustivos. En la fábrica se hace un ajuste cuidadoso para cumplir con las normas de diseño. 5.40 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Figura 5.20 Válvula de control de gas combustible Figura 5.21 Programación del combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.41 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar VÁLVULA DOSIFICADORA DE GAS COMBUSTIBLE (EQF931) La válvula EGF931 es un dispositivo que reemplaza el conjunto de cargadoras mecánicas, el actuador electrohidráulico (L344) y la válvula de estrangulamiento. Esta es una válvula de modulación eléctrica de 24 V CC que recibe entradas de control eléctrico del microprocesador. La válvula responde a una señal proporcional de miliamperios, por ejemplo, 4 mA = cerrada, 20 mA = máxima abertura. (Consulte las Figuras 5.22 y 5.23) La válvula de control de combustible no es un dispositivo para ajustar en el campo. Debe reemplazarse si se sospecha que está funcionando defectuosamente. 5.42 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Figura 5.22 Actuador de la válvula de combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.43 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar Figura 5.23 Pendiente de aceleración de combustible típica El conjunto de retroalimentación de la posición interna (LVDT) produce una señal de 4 a 20 mA que indica la posición real de la válvula. Si la posición de la válvula varía en un 10% durante más de un segundo (por encima o por debajo) con respecto a la válvula de entrada, la unidad se parará por fallo en la trayectoria de la válvula. 5.44 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Interruptor de alto flujo de combustible en el arranque Hay un presostato conectado a una lumbrera en la salida del actuador de la válvula de combustible. Se transfiere a una presión nominal de 8 a 12 lb/pulg2 manométricas. Este presostato hará que la turbomaquinaria se pare si hace la transferencia antes de que la turbina haga el encendido inicial. Cantidad excesiva de flujo de la válvula de control de combustible, en el encendido inicial, dañará la turbina. Inyectores y múltiple de gas combustible (FO941)-1 La salida de la válvula de control de gas combustible está conectada a través de una tubería flexible al múltiple de gas combustible. El múltiple es una tubería circular que rodea la carcasa de la cámara de combustión de la turbina. Tuberías de media pulgada conectan el múltiple a los 12 inyectores de gas combustible (vea la Figura 5.24). Estos inyectores están montados en la carcasa de la cámara de combustión e inyectan el combustible de forma axial hacia la cámara de combustión. Figura 5.24 Inyector de gas combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.45 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar Presión de suministro del quemador (PCV930) La presión de gas combustible al quemador se suministra desde el sistema de combustible después de la válvula secundaria de combustible. La válvula de control de presión del quemador reduce primero la presión a una presión nominal de 18 lb/pulgada2 manométricas, aunque puede oscilar entre 10 y 30 lb/pulgada2 manométricas. Este regulador es de la misma variedad que el regulador de presión piloto. No se suministra ningún medidor para ajustar el regulador, pero hay un tapón en el lado del regulador que se puede quitar para instalar el medidor. Un ajuste de presión demasiado bajo no producirá una llama del quemador, y un ajuste demasiado alto producirá una extinción fortuita de la llama demasiado alta. La presión del regulador se envía entonces al quemador por medio del solenoide de corte de la válvula del quemador (L340-1). Este solenoide es del mismo tipo que la válvula de descarga de gas combustible, que tiene dos lumbreras, y solamente conecta y desconecta la presión. El solenoide se energiza cuando el sistema de control intenta el encendido inicial, y se desenergiza cuando el sistema de control detecta una temperatura T5 de 400F o el temporizador de encendido inicial termina su conteo. Conjunto de quemador de encendido (FO931-1) El quemador con una bujía de encendido (E340) (vea la Figura 5.25) está montado en la parte inferior del conjunto de la carcasa de la cámara de combustión. El gas combustible se suministra al quemador en el momento del encendido inicial. El conjunto del quemador tiene un orificio de control de flujo integrado. El encendido es por medio de una bujía de encendido tipo aeroplano que es controlada por la excitatriz, la cual toma 24 V CC del sistema de control, y la convierte en una serie de impulsos de alto voltaje. Los impulsos de salida de las excitatrices se conectan a la bujía de encendido a través de un cable blindado. En el momento del encendido, la presión Pcd fuera de la cámara de combustión es mayor que la presión dentro de la cámara de combustión. Una forma de que la presión de aire entre a la cámara de combustión es 5.46 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) alrededor del blindaje del quemador, que sobresale hacia la cámara de combustión, luego hacia arriba a través del mismo. Esto se combina con el combustible procedente del solenoide de la válvula del quemador, y la bujía de la bujía de encendido, para producir una llama que encienda el proceso de combustión en la cámara de combustión. Una unión en la parte inferior del quemador es un drenaje para el conjunto de la cámara de combustión. Este se conecta al drenaje del múltiple de escape. Figura 5.25 Conjunto de quemador de encendido 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.47 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA SECUENCIA DE ARRANQUE Las funciones de la secuencia de arranque del sistema de gas combustible son las siguientes: reaIizar la verificación de las válvulas de gas combustible, lo que verifica el control positivo de las válvulas de combustible; realizar la purga de la turbina, lo que garantiza que no haya combustible rezagado en la entrada, la turbina y el escape. El próximo evento en la secuencia de arranque es admitir combustible al inyector del quemador y a las boquillas de combustible principal. Simultáneamente con la entrega de combustible es el accionamiento del encendido, la turbina debe realizar el encendido inicial. El gas combustible se suministra a la entrada del sistema de combustible a una presión nominal de 190 lb/pulg2 manométricas, y fluye a través del colador de suministro de gas hacia la válvula primaria de corte y el filtro de gas piloto. Comprobación de las válvulas de gas combustible Al inicio de un arranque, el sistema de control comprueba la presencia de la presión de gas atrapada entre las válvulas primaria y secundaria de combustible. Si el interruptor de comprobación de las válvulas de gas combustible está cerrado, el sistema de control enviará la orden al solenoide de la válvula de descarga que abra para aliviar la presión. Si el interruptor no se abre en 10 segundos, el sistema de control se parará al producirse un fallo de la válvula de gas combustible. Una vez que el interruptor se abre, o si no estaba cerrado desde el principio, entonces un segundo después la válvula piloto que controla la válvula primaria de combustible enviará la señal a la presión piloto para que la abra durante cinco segundos. Al final de este período, el solenoide descargará la presión piloto a través de la válvula de descarga cerrando la válvula. En este momento, se comprobará el interruptor para cerciorarse de que esté cerrado. Si 5.48 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) no está cerrado, o si se abre dentro de los próximos 20 segundos, entonces se producirá una parada por falla de la válvula de gas combustible. Una vez que la comprobación termina el período de retención de 20 segundos, entonces el sistema de control energiza la válvula secundaria piloto que pasa la presión piloto hacia la válvula secundaria de combustible abriéndola. La válvula permanecerá abierta durante 25 segundos a fin de cerciorarse de que la presión atrapada pueda escaparse entre las válvulas de combustible. Al terminar este período, el solenoide se desenergiza, dirigiendo la presión piloto atrapada hacia el sistema de venteo, lo cual permite que la válvula se cierre. Si el interruptor de comprobación de la válvula de gas todavía está cerrado, entonces el sistema de control ocasionará otra parada por falla de la válvula de gas combustible. GIRO DE PURGA Una vez que termine la comprobación de la válvula de gas combustible, y todas las demás secuencias de prearranque, tales como la prelubricación, o la secuencia de la válvula de proceso, la turbina se pondrá en giro de purga. La función del giro de purga consiste en garantizar que se pueda extraer cualquier pequeña cantidad de gas que pudiera haberse fugado a través de las válvulas y se hubiera acumulado en el sistema de aire de la turbina. Esto toma 30 segundos como mínimo, pero puede tomar hasta cinco minutos si se utiliza un sistema de recuperación de calor. ENCENDIDO INICIAL Al final del período de giro de purga, el sistema de control energiza los solenoides de las dos válvulas piloto, el solenoide de la válvula del quemador y la excitatriz de encendido. El sistema de control estará en un modo de rampa de arranque. La temperatura T5 debe ser de 400F o superior dentro de un período de 10 segundos o la unidad se parará por falla de encendido. Modos de control del actuador de combustible El primer modo de funcionamiento es la rampa de arranque. Esta solamente se utiliza para encender la turbina. Aumenta la potencia desde el mínimo hasta el 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.49 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar máximo en menos de 10 segundos. Después de que las lámparas de la turbina se apagan el sistema de control pasa a uno de los 5 modos de funcionamiento posibles: • Modo de velocidad Ngp • Modo de velocidad Npt • Modo de temperatura T5 • Modo de temperatura T1 • Mínimo combustible MODO DE VELOCIDAD NGP El modo de velocidad Ngp se considera el modo de funcionamiento normal, aunque funcionar en los otros modos no indica necesariamente una falla. En este modo, el sistema de control controlará el actuador para mantener la turbina en el punto de ajuste de velocidad Ngp mostrado. El punto de ajuste de velocidad Ngp usualmente se ajusta al 100%, pero puede ser inferior si las condiciones de los procesos lo garantizan. MODO DE VELOCIDAD NPT El sistema de control cambiará hacia el modo de velocidad Npt si la velocidad Npt alcanza el 100% antes de que la velocidad Ngp alcance su punto de ajuste. Este es un parámetro de seguridad que no se debe sobrepasar. El sistema de control está limitando la potencia enviada al equipo impulsado disminuyendo la velocidad de la turbina, evitando de esta forma que se produzca una condición de sobrevelocidad en la turbina de potencia. Esto raramente indica un problema con el equipo, y por lo general significa que el equipo impulsado no está funcionando en sus condiciones de diseño. MODO DE TEMPERATURA T5 El sistema de control cambiará hacia el modo de temperatura T5 si la temperatura T5 alcanza el punto de ajuste de temperatura T5 mostrado. Esta temperatura se usa para lograr el tiempo de vida de diseño de la turbina. El punto de ajuste T5 es diferente para diferentes regímenes de turbinas, consulte el sistema de visualización para obtener el valor real. 5.50 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Además, los diseños más antiguos incorporaban un arranque suave que limitaba la temperatura T5 máxima a una temperatura menor que la normal durante los primeros 2 minutos de funcionamiento. Se pensaba que esto prolongaba la vida útil de la turbina, pero la experiencia real ha demostrado que no era efectivo, y por lo tanto se ha eliminado en los recientes diseños. Si el sistema de control está en este modo, entonces es posible que haya o no un problema con el equipo. Las turbinas se "armonizan" de acuerdo a las condiciones de funcionamiento para las cuales fueron diseñadas. Si una turbina con un punto de operación de 59F está funcionando con una temperatura de entrada de aire mayor de 59F, entonces la turbina alcanzará el punto de ajuste de temperatura T5 antes de alcanzar la velocidad Ngp de 100%, lo que por lo general significará que no hay nada mal. Si se alcanza el punto de ajuste T5 con temperaturas de entrada de aire menores del régimen de armonización, entonces se podría producir alguna degradación en el rendimiento de la turbina. MODO DE TEMPERATURA T1 El modo de temperatura T1 se utiliza para limitar el comando máximo de combustible al actuador. Con temperaturas de entrada de aire inferiores, demasiado combustible a la turbina ocasionará una condición de bombeo. Este modo generalmente se experimentará con temperaturas de entrada de aire muy bajas mientras la turbina está acelerando. Si el sistema de control está en este modo, pero la turbina no está acelerando, entonces la causa puede ser el sistema de combustible. La válvula de aceleración de combustible no está programando combustible suficiente, o ha caído el contenido de BTU del combustible. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.51 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar MÍNIMO COMBUSTIBLE El modo de mínimo combustible se utiliza para limitar la cantidad mínima de combustible para evitar que se extinga la llama de la turbina. Este modo de control generalmente se utiliza mientras el sistema de control está desacelerando la turbina. Si ocurre una extinción fortuita de la llama, entonces se debe aumentar el punto de ajuste. Esto puede ocurrir debido a una reducción en el contenido de BTU del combustible Si la turbina está en el modo de control de mínimo combustible, y la turbina no está desacelerando, lo cual será indicado por un punto de ajuste de velocidad Ngp más bajo que la velocidad Ngp real, entonces el punto de ajuste de mínimo combustible es demasiado alto y se debe reducir. Esto puede ser ocasionado por el incremento del contenido de BTU en el combustible. 5.52 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) NOTAS: 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.53 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar ACTIVIDAD DEL ESTUDIANTE 1. Establecer el propósito del sistema de gas combustible: _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 2. 5.54 Las válvulas primaria y EGF344 secundaria de corte de combustible son comprobadas _________ a. por el operador antes de arrancar el conjunto turbogenerador. b. por el sistema de control, durante cada secuencia de arranque. c. cada mes o durante cada inspección programada. d. a la velocidad de la turbina de 66%, antes de acelerar la turbina hasta la velocidad de cargado. 3. El flujo a través de un orificio es determinado por ____________________ y ______________. 4. La característica de escape rápido en la válvula solenoide piloto primaria de corte de gas combustible _____ a. ventea rápidamente el operador piloto cuando se desenergiza el solenoide. b. abre una derivación alrededor del silenciador del escape de la turbina cuando se detecta una extinción fortuita de la llama. c. ventea rápidamente el operador piloto cuando se desenergiza el solenoide. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) d. 5. 6. 7. 9080 abre completamente la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible durante la secuencia de arranque. La válvula dosificadora de combustible recibe señales de control de _____ a. presión de descarga del compresor de la turbina (Pcd). b. señales del sistema de control Turbotronic. c. presión de gas piloto del regulador de gas piloto. d. la válvula de estrangulamiento. Si durante la secuencia de comprobación de válvulas se encuentra una fuga en la válvula primaria de corte de combustible, ocurrirá una parada por falla _____ a. 10 segundos después de pulsar el botón pulsador de arranque. b. a la velocidad de la turbina de 90%. c. 10 segundos después de que se inicia el giro de la turbina. d. a la velocidad de la turbina de 15%. Si no se obtiene el encendido inicial dentro de un período de ______ se anuncia una parada por falla de encendido a. 5 segundos b. 10 segundos c. 30 segundos d. a la velocidad Ngp de 15% © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.55 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar NOTAS: 5.56 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) NOTAS: 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.57 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) Capacitación técnica de Solar CLAVE DE RESPUESTAS 5.58 1. El sistema de gas combustible programa el suministro de combustible a la turbina para lograr una relación óptima de combustible/aire para el arranque, para acelerar la turbina a la velocidad de régimen a una tasa preestablecida, y mantener la velocidad y/o la carga proporcional a la velocidad de régimen. 2. B 3. El flujo a través de un orificio lo determina la presión diferencial a través del orificio y su tamaño. 4. A 5. B 6. A 7. B © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 5.59 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Taurus 60) 5.60 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) OBJETIVOS Al completar esta lección el estudiante podrá: 9080 1. Mencionar la función del sistema de doble combustible. 2. Identificar correctamente en un diagrama los componentes principales del sistema de doble combustible y mencionar la función de cada uno de los mismos. 3. Describir en un diagrama esquemático del sistema de doble combustible, el funcionamiento de cada uno de los componentes principales del sistema durante el arranque, el funcionamiento normal, las transferencias de combustible y la parada del conjunto turbogenerador. 4. Nombrar los anunciadores de alarmas y de parada asociados con el sistema de doble combustible y describir las condiciones por las que se activarán cada uno de estos anunciadores. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.1 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar FUNCIÓN DEL SISTEMA El sistema de doble combustible entrega gas combustible o combustible líquido a la presión y régimen de flujo requeridos a los inyectores de combustible en la cámara de combustión de la turbina. El sistema programa el suministro del combustible automáticamente durante el arranque y la aceleración y regula el flujo de combustible, con el fin de controlar el nivel de potencia de la turbina durante el funcionamiento. El sistema de doble combustible permite el funcionamiento con gas combustible o con combustible líquido, y la turbina puede arrancar y funcionar con uno u otro combustible de acuerdo a las necesidades. NOTA Consulte el diagrama esquemático del sistema de doble combustible que acompaña a este libro para conocer el siguiente tema. COMPONENTES DEL SISTEMA El sistema de doble combustible incluye los componentes descritos en las secciones sobre sistemas de gas combustible y de combustible líquido de este cuaderno de trabajo, así como los dispositivos de selección y control que se requieren para iniciar las transferencias de combustible y las indicaciones de los modos de funcionamiento. Estos componentes se incluyen en el sistema de control, y se describen en la sección del sistema de control Turbotronic de este cuaderno de trabajo. 6.2 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE OBJETIVO El sistema de gas combustible administra el gas natural suministrado al conjunto turbogenerador de una forma que garantiza que el combustible, a la presión y regímenes de flujo correctos, se entregue al sistema de combustión de la turbina, según sea necesario, para mantener el conjunto turbogenerador funcionando a las condiciones de velocidad y carga requeridas. De esta forma, el combustible se programa automáticamente durante la secuencia de arranque, a medida que la turbina acelera a plena velocidad, y luego se regula para controlar la velocidad y la carga de la turbina continuamente durante el funcionamiento. Al parar la turbina, el sistema de gas combustible corta el suministro de combustible a la turbina. DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA El gas combustible natural seco y limpio se suministra por tuberías desde una fuente fuera del conjunto turbogenerador, a través de un colador limpiable, hacia la conexión de entrada de combustible en el borde del patín. Desde ahí, el gas se dirige hacia el lado de entrada de la válvula primaria de corte de gas combustible en el conjunto turbogenerador. Derivaciones menores en esta parte de la tubería de combustible conectan los suministros de gas al regulador de gas piloto y al transmisor de monitoreo de presión del gas combustible. Cuando está abierta, la válvula primaria de corte de gas combustible accionada por piloto permite que el gas fluya a través de la válvula dosificadora de combustible (EGF344) que proporciona un suministro de combustible controlado a los inyectores de combustible de la turbina a través de la válvula de corte del múltiple piloto. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.3 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar Una derivación menor, tomada inmediatamente corriente arriba de la válvula eléctrica de dosificación de combustible, suministra gas al quemador de encendido a través del sistema regulador de presión al quemador tipo antorcha, a la válvula solenoide de corte del quemador de gas y a la válvula de retención del quemador de gas. Se realiza una secuencia automática de verificación de válvulas en las válvulas primaria y dosificadora de combustible, durante la parte inicial de cada secuencia de arranque, para asegurarse de que ambas válvulas funcionan de forma adecuada tanto en la posición abierta como cerrada. La secuencia de arranque se cancelará si se detecta alguna falla de válvula durante esta prueba. COMPONENTES DEL SISTEMA (Vea la Figura 6.1) El sistema de gas combustible incluye los siguientes componentes principales: 6.4 • Colador de combustible • Manómetro y transmisor de presión de combustible • Filtro de gas piloto • Regulador de gas piloto • Válvula de alivio piloto • Válvulas piloto • Válvulas solenoides piloto • Válvula primaria de corte de combustible • Válvula eléctrica de dosificación de gas combustible • Válvula de venteo • Múltiple e inyectores de gas combustible • Conjunto de quemador de encendido • Válvula solenoide y regulador del quemador © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Figura 6.1 Módulo de gas combustible con válvula eléctrica de dosificación de combustible de "alta fuerza" COLADOR DE COMBUSTIBLE (FS931) El suministro de gas combustible, que cumple con la Especificación de Ingeniería ES9-98 de Solar, se realiza por la entrada del colador de combustible a 250-300 lb/pulg2 manométricas. El colador de combustible es un filtro reemplazable de 10 micras absolutas. MANÓMETRO Y TRANSMISOR DE PRESIÓN DE COMBUSTIBLE El sistema de gas combustible incorpora un transmisor de presión(TP386) para monitorear la presión de entrada al sistema. El transmisor envía una señal de 4-20 mA al sistema de control para una gama de presión de 0-300 lb/pulg2 manométricas. El sistema de control utiliza la señal del transmisor para generar una lectura analógica de la presión del combustible de entrada, y la compara con los niveles de referencia preestablecidos para anunciar condiciones de 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.5 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar alarma y parada. Cuando la presión de combustible está por debajo del valor mínimo (nominal de 180 lb/pulg2 manométricas), se anuncia una alarma por BAJA PRESIÓN EN EL SUMINISTRO DE GAS COMBUSTIBLE; y se inicia una parada rápida con enclavamiento por ALTA PRESIÓN EN EL SUMINISTRO DE GAS COMBUSTIBLE si la presión de combustible excede el punto de ajuste máximo (nominal de 230 lb/pulg2 manométricas). Un manómetro (PI931) con una gama de 0-300 lb/pulg2 manométricas, montado en el panel de indicadores de la turbina, indica la presión de gas combustible en la entrada. FILTRO DE GAS PILOTO (FS932) Un filtro en línea con un sistema reemplazable de 10 micras proporciona el filtrado de gas combustible al regulador de gas piloto y al sistema piloto. REGULADOR DE GAS PILOTO (PCV931) El regulador de gas piloto está instalado corriente abajo del filtro FS932, y se utiliza para reducir la presión de suministro hasta un nivel seguro para el funcionamiento de la válvula piloto, normalmente 90 lb/pulg2 manométricas. VÁLVULA DE ALIVIO DEL SISTEMA PILOTO (VR931) Esta válvula está instalada en la tubería de descarga del regulador de gas piloto, para evitar la sobrepresionización del sistema de piloto. En caso de falla del regulador de gas piloto, la válvula de alivio se abre a una presión de aproximadamente 100 lb/pulgada2 manométricas, para ventilar el exceso de gas hacia la tubería de venteo. VÁLVULAS PILOTO Válvula solenoide piloto de la válvula primaria de corte de combustible (L341-1) Es una válvula solenoide de tres canales y dos posiciones que controla la presión de gas piloto a la válvula operadora piloto primaria de corte de combustible V2P931. 6.6 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) NOTAS: 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.7 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar VÁLVULA PRIMARIA DE CORTE DE COMBUSTIBLE (V2P931) La válvula primaria de corte de combustible (Figura 6.2) es una válvula rotatoria de tipo mariposa con dos posiciones discretas (abierta y cerrada). Un accionador giratorio neumático coloca la válvula en la posición deseada. La válvula solenoide piloto primaria de corte de combustible (L341-1) controla el funcionamiento de la válvula. Figura 6.2 Válvula primaria de corte de gas combustible 6.8 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Figura 6.3 Actuador de la válvula primaria de corte de gas combustible TRANSDUCTOR DE COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE (TP342-1) El sistema de control Turbotronic realiza una secuencia de comprobación de las válvulas de gas combustible en las válvulas de corte de combustible al comienzo de cada secuencia de arranque. Un componente clave de esta prueba es el transductor que monitorea y verifica la presión de gas combustible en cada una de las etapas de la secuencia. El transductor está conectado para detectar la presión de combustible entre la válvula primaria de corte de gas combustible y la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible de “alta fuerza”. Un transmisor de presión, o en algunos casos, un presostato, se utiliza para realizar esta tarea. El transmisor de presión se calibra para enviar una señal continua de 4 - 20 mA equivalente a 0 - 400 lb/pulg2 manométricas. Los contactos del presostato se calibran para transferirse cuando la presión aumenta 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.9 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar a 45 lb/pulg2 manométricas, y vuelven a transferirse cuando disminuye a aproximadamente 42 lb/pulg2 manométricas. VÁLVULA SOLENOIDE DE VENTEO DE GAS La válvula solenoide de venteo de gas es una válvula solenoide de dos posiciones, instalada entre la válvula primaria de corte de gas combustible y la válvula secundaria de corte de combustible. Válvula eléctrica de dosificación de gas combustible de alta fuerza (EGF344) La válvula de alta fuerza realiza la función de una válvula secundaria de corte de gas así como la de una servoválvula eléctrica. En el modo de dosificación, la misma controla el estado estacionario y el estado variable del flujo de combustible a la turbina. El control de la válvula se realiza mediante una señal analógica de 4-20 mA del sistema de control Turbotronic que posiciona la válvula en respuesta a las señales desde el transmisor de presión diferencial. La válvula comunica de forma continua su posición al sistema de control Turbotronic a través de una segunda señal de 4-20 mA hasta que se alcance una posición nula, donde la señal entrante iguala a la señal saliente. El movimiento de la válvula se detiene en este punto, hasta que recibe la información revisada sobre el posicionamiento del sistema de control Turbotronic. La válvula requiere un suministro de corriente de 120 voltios CC (Vea la Figura 6.4). El sistema de control Turbotronic deberá proporcionar un comando de MARCHA además de la señal de posicionamiento de 4-20 mA. La válvula no se moverá en ausencia de este comando. También se requiere un comando de REPOSICIONAR cada vez que se activan los sistemas electrónicos integrados en las válvulas. Esta señal inicia una autocomprobación de la unidad. Una señal de SOBRETEMPERATURA informa al sistema de control Turbotronic que el servomotor se está recalentando. 6.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Una señal de FALLA informa al sistema de control Turbotronic si ocurre un problema general como sobre/bajo voltaje, alta/baja corriente, fallas de componentes o errores de seguimiento. Figura 6.4 Válvula secundaria de corte de combustible/válvula eléctrica de dosificación de gas de ”alta fuerza” 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.11 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar Figura 6.5 Pendiente típica de aceleración de combustible TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL (TPD344) Este transductor compara la presión de combustible (PG) en el lado de salida de la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible y el aire de presión de descarga del compresor (Pcd) con un conjunto de parámetros preprogramados que representan las diferentes programaciones del combustible, en el software Turbotronic. La diferencia entre la señal de entrada y los parámetros preprogramados se utiliza para generar una señal de “error”. Como resultado, el sistema de control Turbotronic ajusta la entrada 6.12 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) de 4-20 mA a la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible, alterando el flujo de combustible a la turbina hasta que se corrija la señal de error. MÚLTIPLE E INYECTORES DE GAS COMBUSTIBLE El múltiple de gas combustible está montado en soportes alrededor de la brida de la caja del difusor/cámara de combustión del compresor. El gas combustible dosificado fluye de la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible hacia el múltiple, parte del recorrido a través de una tubería de acero inoxidable, con la conexión final de manguera armada flexible. Una tubería conecta a cada uno de los 12 inyectores al múltiple, (vea la Figura 6.6). Figura 6.6 Inyector de gas combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.13 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar Figura 6.7 Múltiple de gas Los 12 conjuntos de tuberías desde el múltiple a la cámara de combustión alimentan el gas desde el múltiple a través de las puntas de los inyectores. A medida que el gas sale de los inyectores, se mezcla con la corriente de aire de ciclonización del compresor de la turbina para convertirse en una mezcla de combustible. Esta acción de ciclonización se crea mediante un conjunto de álabes del mezclador de vórtice montados alrededor de la circunferencia externa de cada uno de los inyectores de combustible. 6.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) CONJUNTO DE QUEMADOR DE ENCENDIDO Y VÁLVULA DE CORTE DEL QUEMADOR DE GAS El quemador de encendido se utiliza para proporcionar el encendido inicial de la mezcla de aire/gas combustible en la cámara de combustión. Cuando se ha establecido la combustión continua, ya no se necesita el quemador de encendido, y por lo tanto, se apaga. El conjunto está empernado a una brida en el exterior de la carcasa de la cámara de combustión. La alimentación de gas combustible de una tubería de suministro especial se activa en el punto adecuado en la secuencia de arranque, activando la válvula solenoide de parada del quemador de gas (L340-1). Este gas entra a presión a través de un orificio fijo en la parte del quemador del conjunto, y se mezcla con aire atraído por la acción del chorro de gas. Una bujía de encendido eléctrica de alta energía sobresale hacia la corriente de gas/aire para proporcionar la chispa inicial que la enciende. La llama de quemador resultante se propaga en la cámara de combustión a través de una tubería que se proyecta a través del revestimiento de la cámara de combustión, y enciende la mezcla de combustible principal/aire en la turbina. La válvula solenoide de corte del quemador de gas se desenergiza cuando la turbina se ha encendido con éxito, cortando el suministro de gas al quemador. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.15 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar Figura 6.8 Conjunto de quemador de encendido REGULACIÓN DE LA PRESIÓN DEL GAS COMBUSTIBLE AL QUEMADOR (Pcv930-1, Pcv930-2) La presión de gas combustible en el quemador tiene que ser lo suficientemente alta como para proporcionar una llama efectiva para el encendido de la turbina, pero no demasiado alta, de lo contrario, la llama del quemador se extinguirá. Cada turbina en la familia Solar tiene una presión específica del gas combustible al quemador. Inicialmente, el suministro de gas se toma entre la válvula primaria de corte de combustible y la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible en el múltiple de gas principal. La presión de este gas se reduce de la presión nominal del múltiple de 250-300 lb/pulg2 manométricas hasta 30 lb/pulg2 manométricas mediante el regulador de reducción de presión al quemador (Pcv930-1). Después de pasar por la válvula solenoide de corte del quemador de gas (V2P940) el regulador de ajuste preciso de presión del 6.16 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) quemador (Pcv930-2) reduce aún más la presión a 7 lb/pulg2 manométricas, y finalmente, se reduce a 5 lb/pulg2 manométricas por la caída de presión al pasar por la válvula de retención del quemador accionada por resorte. DETECTOR DE EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA (S349) Una pérdida de la llama en la cámara de combustión se conoce como extinción fortuita de la llama. Aunque este es un suceso raro, si ocurre, un poco del combustible no quemado pasará hacia el sistema de escape. Este combustible se ventea pronto con seguridad hacia la atmósfera debido a la corta longitud de un sistema de escape típico, pero se puede recoger un gran volumen de combustible en algunas instalaciones que incluyen unidades de recuperación de calor de desecho (WHRU) o que tienen sistemas de conductos de escape excepcionalmente largos. Una fuente de encendido secundario podría crear un petardeo en estos casos, que puede ser perjudicial para la instalación. Por consiguiente, es una práctica común incluir un sistema de detección de extinción fortuita de la llama en las instalaciones con sistemas de escape de gran volumen, para cerrar rápidamente la válvula activa de combustible si se produce una extinción fortuita de la llama. El sistema utiliza un presostato diferencial que monitorea continuamente la caída de presión a través de un orificio en el sistema de presión Pcd. Los cambios graduales en la presión a través del orificio se ignoran, pero un cambio grande repentino ocasionará que los contactos del presostato se transfieran. Si, al mismo tiempo, el control de combustible ordena a la válvula de estrangulamiento que se abra (tratando de mantener la presión Pcd) al 95% de su abertura máxima, el sistema de control Turbotronic detecta que ha ocurrido una extinción fortuita de la llama. Se iniciará una parada rápida con enclavamiento por EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA, la cual inmediatamente cerrará la válvula de combustible activa, evitando de esta forma que el combustible no quemado fluya hacia el sistema de escape. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.17 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA CONDICIONES INICIALES Se requiere que haya gas combustible seco y limpio en la gama de 250-300 lb/pulg2 manométricas en la entrada del sistema de combustible, desde donde se envía por las tuberías directamente hacia el lado de corriente arriba de la válvula primaria de corte de combustible. La presión de gas es monitoreada continuamente por el transmisor de presión de gas combustible, el cual convierte la información sobre la presión en una señal de 4 - 20 mA para ser procesada por el sistema de control Turbotronic. Se toma gas a través de una tubería piloto, mediante el filtro de gas piloto, que va al regulador de gas piloto el cual proporciona gas a una presión reducida de 90 lb/pulg2 manométricas para el funcionamiento del sistema piloto de la válvula primaria de corte de combustible. COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE Esta secuencia de comprobación de las válvulas de gas combustible ha sido modificada para las válvulas de control PECC de alta fuerza. Ahora consiste en: 6.18 1. Verificación de la presión de combustible del patín 2. Venteo inicial, si se requiere 3. Una comprobación de fuga de baja presión 4. Comprobación de seguimiento de la válvula de control de gas combustible 5. Comprobación de presionización 6. Comprobación de fuga de alta presión © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) 1. 2. 3. 9080 Verificación de la presión de combustible del patín. Cuando se pulsa el botón de arranque, TP386 (presión del patín de gas combustible) verifica que la presión del gas combustible sea al menos 60 lb/pulgada2 manométricas mayor que la presión Pcd (TP349). • Si no es así, entonces se cancela el arranque por BAJA PRESIÓN DE GAS. • Si está bien, entonces continúe Venteo inicial. Si TP342-1 (presión entre válvulas) es de 10 lb/pulg2 manométricas por encima de la presión Pcd (TP349), entonces es necesario disminuir la presión mediante venteo hasta que la diferencia sea menos de 10 lb/pulg2 manométricas o caduque el conteo del temporizador de venteo (10 seg). • Si la presión no logra descender por debajo de 10 lb/pulgada2, se cancela el arranque por falla de comprobación de venteo (VNTCHKFAIL). • Si la presión desciende por debajo del límite de 10 lb/pulgada2, entonces continúe. La comprobación de fuga de baja presión antes de abrir la válvula primaria TP342-1 se monitorea durante 10 segundos para verificar que no ha aumentado la presión entre las válvulas, verificando de esta forma que la primaria está completamente cerrada. Si la presión aumenta más de 10 lb/pulgada2, entonces: • Si el aumento de presión es de 10 lb/pulgada2 o más en 10 segundos, se cancela el arranque por FALLA DE FUGA DE BAJA PRESIÓN (LPLEAKFAIL) • Si está bien, entonces continúe © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.19 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) 4. 5. 6. Capacitación técnica de Solar Comprobación de seguimiento de la válvula de control de gas combustible. Después de la comprobación de fuga de baja presión, el sistema de control abre y cierra la válvula EGF344. Monitorea que la válvula siga los comandos de seguimiento. Observe que el sistema no está monitoreando la presión entre las válvulas. • Si la válvula no sigue los comandos de seguimiento, entonces se cancela el arranque por EGF344TRK. • Si está bien, entonces continúe Comprobación de presionización La válvula primaria se abre y se cierra. La presión en TP342-1 se registra entonces y tiene que estar 60 lb/pulgada2 por encima de la presión Pcd (TP349). • Si la presión no logra alcanzar las 60 lb/pulgada2 por encima de la presión Pcd, entonces cancele el arranque por FALLA DE PRESIÓN (PRESS_FAIL). • Si está bien, entonces continúe Comprobación de fuga de alta presión . La presión se registra en el momento de la apertura primaria y se monitorea durante 20 segundos. Si la presión desciende en 10 lb/pulgada2 de la presión inicial. • Si la presión disminuye en 10 lb/pulgada2, se cancela el arranque por FALLA DE FUGA DE ALTA PRESIÓN (HPLEAKFAIL). • Si está bien, la VLVCHKCMP, LA SECUENCIA DE COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE TERMINA. NOTA El sistema permanece presionizado entre las válvulas. 6.20 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Figura 6.9 Secuencia de verificación de las válvulas de gas ARRANQUE DE LA TURBINA Al concluir la secuencia de verificación de las válvulas de combustible, y si se han completado con éxito las verificaciones de prelubricación, el sistema de arranque se arma para iniciar el ciclo de giro de purga. Cuando se termina el ciclo de giro de purga, la válvula solenoide del quemador (L340-1), y la válvula solenoide primaria de corte de combustible (L341-1) se activan, conjuntamente con la excitatriz de encendido, para comenzar la secuencia de encendido inicial. Cuatro (4) segundos más tarde la válvula EGF344 se abre para permitir que el combustible llegue a los inyectores. Esto da 4 segundos de "pre-encendido del quemador" para ayudar a tener pre-encendidos más uniformes. Al mismo tiempo, el sistema de control comienza a abrir la válvula de estrangulamiento 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.21 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar para lograr la combustión. Un temporizador de diez segundos en la lógica de control empieza a contar su intervalo al iniciarse la secuencia de encendido; si el intervalo del temporizador caduca antes de indicarse el encendido inicial, el sistema de control iniciará una parada rápida sin enclavamiento y anunciará el mensaje de FALLA DE ENCENDIDOCuando el sistema de control detecta el encendido inicial, (204,4C) (400F) el quemador y el encendido se desenergizan, y el sistema de control transfiere la señal del actuador de estrangulamiento a una rampa modificada para acelerar la turbina a su velocidad de punto de ajuste especificada. También en el encendido inicial, un temporizador lógico con intervalo de 2 minutos inicia su conteo. Si la turbina no logra alcanzar la velocidad de 65% antes de que caduque el intervalo de 2 minutos, el sistema de control inicia una parada rápida sin enclavamiento, con el mensajeFALLA DE ENCENDIDO. Cuando el productor de gas llega a la velocidad de 65%, el sistema de arranque se desactiva y el arrancador gira libre hasta pararse, mientras que la turbina continúa acelerándose hasta llegar a la velocidad de punto de ajuste especificada.El programa de aceleración es producido por el controlador lógico programable, basada en el programa preprogramado de la presión Pcd vs. Pg-Pcd. CONTROL DE COMBUSTIBLE La válvula eléctrica de dosificación de gas combustible tiene la tarea de funcionar en el modo de estrangulación para mantener la turbina funcionando dentro de sus límites especificados bajo todas las condiciones de carga. La información requerida por la válvula eléctrica de dosificación de gas combustible para alcanzar el funcionamiento correcto se obtiene mediante el transmisor de control de flujo de gas combustible, que compara la presión de combustible y la presión Pcd con una serie de parámetros preprogramados en el software Turbotronic. El resultado de este cálculo se alimenta de forma continua a la válvula eléctrica de 6.22 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) dosificación de gas combustible, la cual hace los ajustes apropiados para mantener el funcionamiento correcto bajo todas las condiciones con carga y sin carga. SECUENCIA DE APAGADO La parada se puede iniciar de tres formas; • Una parada normal, iniciada ya sea de forma manual mediante una señal de control externa, que incluye un período de enfriamiento durante el cual se permite que la turbina funcione sin carga para reducir las temperaturas de funcionamiento. • Una parada por falla de enfriamiento que, por definición, no requiere que el combustible se corte de inmediato. Esta parada incluye un período de enfriamiento por el mismo motivo expresado anteriormente. • Una parada rápida que se inicia ya sea por una falla grave, o por operación manual del botón pulsador de parada de emergencia. Estos tipo de parada requiere interrupción inmediata del suministro de combustible a la turbina. Cuando la velocidad de la turbina ha disminuido por debajo del 15%, el actuador de la válvula de venteo se abre durante 60 segundos para ventear la presión de gas combustible residual que pueda haber quedado atrapada entre la válvula primaria y la EGF344. Cuando el actuador de la válvula de venteo se cierra al terminar el período de tiempo, reposiciona el sistema de combustible a la condición de reserva. NOTA EL RESTO DE ESTE CAPÍTULO SE REFIERE AL DISEÑO ANTERIOR DE LOS SISTEMAS DE GAS COMBUSTIBLE EN LOS CONJUNTOS TURBOGENERADORES DE SOLAR. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.23 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA El suministro de gas combustible se hace por una conexión de entrada de combustible con colador limpiable situada en un costado del patín, y después pasa por un punto de unión, desde donde salen las conexiones hacia la entrada del regulador de gas piloto, una derivación de instrumentación, y la entrada de la válvula primaria de corte de gas combustible. Cuando la válvula primaria de corte de combustible accionada por presión piloto se abre, permite que el gas combustible fluya hacia la entrada de la válvula secundaria de corte de gas combustible (también accionada por presión piloto). La presión de gas piloto, que mueve las válvulas de corte primaria y secundaria, la controlan válvulas solenoides a su vez accionadas por señales que provienen del sistema de control eléctrico a intervalos que corresponden con la secuencia de funcionamiento de la turbina. La válvula de control de gas combustible está conectada corriente abajo de la válvula secundaria de corte de combustible. La válvula de control establece la presión diferencial entre la lumbrera de salida de la válvula de control (PG) y la presión de descarga del compresor de la turbina (Pcd). La válvula de control utiliza una señal de retroalimentación de presión Pcd del difusor de la turbina, y un conjunto de cargadoras de resorte con régimen preestablecido para controlar la presión (PG) corriente abajo relativa a la presión de referencia (Pcd). Este esquema de control compensa de manera automática la programación del combustible para los cambios en las condiciones ambientales (presión y temperatura), y las variaciones en el funcionamiento del compresor de la turbina. Cuando las temperaturas en la entrada de aire del compresor son elevadas, o cuando el rendimiento del compresor está por debajo del valor nominal, la señal de retroalimentación (Pcd) se reduce, y la válvula de control reduce a su vez su presión de salida (PG) para mantener la presión diferencial programada. La válvula de estrangulamiento, conectada entre la salida de la válvula de control de gas combustible y el múltiple de gas combustible, es un actuador electrohidráulico cuya posición la determina una señal electrónica analógica que proviene del sistema de 6.24 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) control, para programar el flujo másico de combustible hacia el múltiple de gas combustible y los doce inyectores de combustible montados en la carcasa de la cámara de combustión. Figura 6.10 Componentes del sistema de gas combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.25 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar NOTAS: 6.26 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) COMPONENTES DEL SISTEMA Transmisor de presión de gas (TP386) Proporciona una señal de 4-20 mA (0-300 lb/pulg2 manométricas) al microprocesador para visualizar la advertencia de baja presión de combustible (180 lb/pulg2 manométricas) y la parada por alta presión de combustible (230 lb/pulg2 manométricas). Manómetro de gas combustible (VI931-1) y válvula de bloqueo (VI 931-1) Estos componentes permiten al operador verificar la presión de gas combustible (gama del manómetro 0-300 lb/pulg2 manométricas) (válvula de funcionamiento normal 185 lb/pulg2 manométricas). 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.27 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar Figura 6.11 Componentes del sistema de gas combustible 6.28 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Claves para la figura 6.11 1 Transmisor de presión diferencial de combustible de presión Pcd 5 Válvula de alivio de presión de gas piloto 2 Válvula dosificadora de gas combustible 6 Regulador de presión de gas piloto 3 Válvula secundaria de corte de gas combustible 7 Orificio de presión de gas piloto 4 Actuador/válvula primaria de corte de gas combustible 8 Filtro de gas piloto 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.29 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar Figura 6.12 Componentes del sistema de gas combustible 6.30 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Figura 6.13 Módulo de válvula de combustible Transmisor diferencial de combustible/aire (TPD341-3) Este transmisor diferencial detecta la diferencia entre el combustible de presión pg y la presión Pcd. La salida resultante de 4-20 mA se envía al microprocesador para el control del combustible. Manómetro de presión Pcd (PI930) Se proporciona un manómetro mecánico (0-200 lb/pulg2 manométricas) con una válvula de aislamiento para que el operador monitoree el nivel de presión Pcd. Orificio (FO940) / conmutador (S349) de extinción fortuita de la llama Estos componentes trabajan en conjunto para detectar una condición de extinción fortuita de la llama de la turbina. Durante el funcionamiento normal no hay presión diferencial a través del presostato S349. Cuando ocurre una extinción fortuita de la llama, el orificio restrictor (FO940) retrasa el flujo desde el lado alto del presostato S349. Cuando se alcanza el punto de ajuste del presostato S349 la unidad se para con extinción fortuita de la llama. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.31 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar Componentes de lavado con agua (opcional) Hay dos configuraciones disponibles: 1. En modo de giro 2. En carga La configuración en modo de giro debe utilizarse conjuntamente con los arrancadores como la única fuente de rotación, durante el lavado con agua. Si se ordenó la configuración en carga; incluirá los componentes requeridos para lavar con agua la turbina en cualquiera de los modos (en giro o en carga). Válvula primaria de corte (V2P931) La válvula primaria de corte de combustible deja entrar el flujo de gas combustible a la válvula secundaria de corte de combustible y luego a la válvula de control de combustible. La válvula es accionada por la presión de gas piloto de la válvula solenoide primaria de corte de combustible (L341-1) a la posición de completamente abierta, y los resortes cierran la válvula cuando se ventea la presión piloto. La válvula es una válvula piloto de dos canales cargada por resorte, normalmente cerrada. El dispositivo accionador de la válvula primaria es un carrete deslizante cargado en la posición cerrada. El gas piloto hace que el carrete se deslice en la caja, impulsando un mecanismo de engranaje de cremallera. Esto hace girar la válvula de corte de compuerta de esfera permitiendo que el gas combustible fluya hacia la válvula secundaria de corte. Cuando la válvula solenoide de control desvía la presión de gas piloto, los resortes del carrete fuerzan la válvula de compuerta de esfera hacia la posición cerrada. 6.32 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Figura 6.14 Actuador de la válvula primaria de corte 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.33 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar Figura 6.15 Válvula primaria de corte 6.34 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Válvula secundaria de corte (V2P932) La válvula secundaria de corte de combustible funciona como un respaldo a la válvula primaria de combustible para el corte positivo del flujo de combustible en el caso de que la válvula primaria deje de funcionar. La válvula se cierra por resorte y se abre al aplicarse presión de gas piloto en oposición a la tensión del resorte. La activación del solenoide de la válvula secundaria de corte (L342-1) permite que la presión piloto abra la válvula secundaria de corte. Cuando se desenergiza el solenoide, la presión piloto en la tubería se ventea en la tubería de venteo y los resortes cierran la válvula secundaria. Esta válvula contiene una lumbrera de instrumentación que está ubicada en el lado de entrada de la válvula. Fuera de esta lumbrera están conectados un conmutador de comprobación de la válvula de gas (S342-1), y una válvula de venteo (L341-3). Figura 6.16 Válvula secundaria de gas combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.35 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar Figura 6.17 Válvula secundaria de corte 6.36 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Sistema de gas piloto El sistema de gas piloto se utiliza para desarrollar presión que se utilizará para controlar la acción de las válvulas primaria y secundaria de combustible. Los componentes que forman parte del sistema son el filtro de gas piloto, el regulador de gas piloto, y la válvula de alivio última. El filtro de gas piloto (FS932) recibe el gas de corriente arriba de la válvula primaria de combustible. Este filtro proporciona la filtración a 10 micras nominales, y el elemento interior puede reemplazarse. El regulador de gas piloto (PCV931) reduce la presión nominal de 190 lb/pulg2 manométricas a 80 lb/pulg2 manométricas. Este regulador se ajusta en la fábrica y no debe requerir ajuste. Se puede quitar un tapón en el lado del regulador para poder instalar un medidor si fuera necesario. El orificio de flujo (FO937) limita el flujo de gas al piloto para hacer uniforme el flujo de gas. La presión se limita a un máximo de 100 lb/pulgada2 manométricas mediante una válvula de alivio final (VR931). Se debe dar mantenimiento a este sistema con la unidad parada y el sistema despresionizado. Válvulas piloto Las válvulas piloto (vea la Figura 6.18) son válvulas de control accionadas por solenoide que tienen tres lumbreras. La lumbrera de la válvula normalmente abierta está conectada al sistema de venteo, y la lumbrera normalmente cerrada está conectada al sistema piloto. La lumbrera común es la que está conectada a la válvula. Cuando la válvula piloto se activa, se suministra presión piloto a la válvula de funcionamiento, la cual abre la válvula. Cuando se desenergiza el solenoide, la presión en la válvula de funcionamiento se dirige al sistema de venteo, permitiendo que la válvula se cierre. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.37 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar Figura 6.18 Diagrama de las válvulas piloto Válvula de venteo de gas combustible (L341-3) La válvula de venteo de gas combustible es una válvula controlada por solenoide que tiene solamente dos lumbreras. La acción de este solenoide es abrir o cerrar. La función de esta válvula consiste en purgar cualquier posible gas atrapado entre las válvulas primaria y secundaria de combustible al sistema de venteo. Aunque esta acción se lleva a cabo durante 60 segundos durante la parada, su función principal consiste en aliviar la presión durante el arranque para validar la comprobación de las válvulas de gas combustible (esta comprobación se explica en la descripción del sistema al final de esta sección). Presostato de comprobación de la válvula de gas combustible (S342-1) El conmutador de comprobación de presión de la válvula de gas está ubicado entre las válvulas primaria y secundaria de combustible. Se ajusta para transferirse a una presión ascendente de 45 lb/pulgada2 manométricas y se usa para verificar el funcionamiento correcto de las válvulas de combustible (que se explican más adelante). 6.38 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Válvula de estrangulamiento (AO931) La válvula de estrangulamiento (vea la Figura 6.19) es una válvula tipo mariposa, instalada corriente abajo de la válvula de control de gas combustible y posicionada por un actuador electrohidráulico (L344) a través de un varillaje mecánico en respuesta a una señal analógica al actuador proveniente del sistema de control Turbotronic. La válvula de estrangulamiento funciona como un orificio de tamaño variable entre la válvula de control de gas combustible y el múltiple de combustible, y es el controlador primario para el control de la programación de combustible por parte del sistema de control. Figura 6.19 Conjunto de la válvula de estrangulamiento de gas El ajuste del tope de máximo combustible es una abertura nominal de 45, y el tope mínimo es una abertura nominal de 10. El tope máximo de combustible es el límite de diseño superior para la aceleración de la turbina, mientras que el tope mínimo suministra una condición transitoria de protección contra la extinción fortuita de la llama. La señal analógica electrónica al actuador electrohidráulico varía de 4 mA para la posición mínima hasta 20 mA para la posición máxima. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.39 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar Actuador electrohidráulico El actuador controlado eléctricamente y accionado hidráulicamente (vea la Figura 6.20) incorpora un actuador de pistón con eje de salida, un mecanismo de retroalimentación y un filtro autolimpiante. La presión hidráulica se suministra desde el sistema de aceite lubricante del conjunto turbomotriz a través de tuberías conectadas a la entrada del conjunto de válvula de control de la presión del aceite lubricante. Una señal de miliamperios desde el sistema de control proporciona el control eléctrico. Un sistema de varillaje de varillas y brazos transfiere el movimiento rectilíneo del actuador a movimiento rotatorio para colocar la válvula de mariposa en la posición de estrangulamiento. El actuador, respondiendo a la señal de miliamperios del sistema de control, coloca la válvula de estrangulamiento en posición para acelerar la turbina de gas durante el arranque, y para implementar el programa de velocidad/carga establecido por el programa de control. 6.40 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Figura 6.20 Actuador electrohidráulico y conjunto de varillaje Válvula de control de gas combustible (VGF931) El flujo de combustible hacia la turbina (por ende, la velocidad y el nivel de potencia de la turbina) lo controla el funcionamiento combinado de las válvulas de control de gas combustible y de estrangulamiento. El flujo a través de un orificio lo establecen la presión diferencial a través del orificio, y el tamaño del orificio. La función de la válvula de control de gas combustible es controlar la presión diferencial entre la lumbrera de salida (PG) y una señal de referencia (Pcd), en un programa preestablecido, basado en el valor absoluto de la presión Pcd. La válvula de estrangulamiento corriente abajo abarca una parte 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.41 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar de un "orificio", que incluye, junto con la válvula de estrangulamiento, el múltiple de gas combustible y los doce inyectores de combustible. La presión en el lado corriente abajo de los inyectores de combustible es básicamente presión Pcd, y la presión en la entrada de la válvula de estrangulamiento es presión PG. Así, la válvula de control de gas combustible controla la presión diferencial en el "orificio", y la posición de la válvula de estrangulamiento controla el tamaño del "orificio". Consulte la Figura 6.21. Un actuador de diafragma y un resorte de retorno controlan la posición de la válvula de disco principal en la válvula de control de gas combustible. El resorte cierra la válvula de disco cuando hay pérdida de presión de gas. La presión aplicada al diafragma la controla una serie de conjuntos de tres cargadoras, cada una con la designación para responder de manera diferente a los cambios de presión Pcd aplicada en un lado del pistón de cada cargadora. En respuesta a la PCD, las posiciones de las tres cargadoras modulan la presión del gas de suministro que se aplica al diagrama principal de disco. El funcionamiento de las cargadoras es progresivo (vea la Figura 6.22), y se inicia cuando la turbina comienza a girar. La cargadora número 1 modula la presión de gas hacia el diafragma, cambia a la cargadora número 2 a aproximadamente la velocidad de la turbina de 50%, y finaliza cuando la cargadora número 3 asume el control a aproximadamente la velocidad de la turbina de 76%. Las características de respuesta de las cargadoras se ha establecido después de diseño y pruebas exhaustivos. En la fábrica se hace un ajuste cuidadoso para cumplir con las normas de diseño. 6.42 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Figura 6.21 Válvula de control de gas combustible Figura 6.22 Programación del combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.43 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar VÁLVULA DOSIFICADORA DE GAS COMBUSTIBLE (EQF931) (Reemplaza el control de combustible CN101) Es una válvula de modulación eléctrica de 24 V CC que recibe entradas de control eléctrico del microprocesador. La válvula responde a una señal proporcional de miliamperios, por ejemplo, 4 mA = cerrada, 20 mA = máxima abertura. (Consulte las Figuras 6.23 y 6.5) La válvula de control de combustible no es un dispositivo que se ajusta en el terreno. Debe reemplazarse si se sospecha que está funcionando defectuosamente. Figura 6.23 Actuador de la válvula de combustible 6.44 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Figura 6.24 Pendiente típica de aceleración de combustible El conjunto de retroalimentación de posición interna (LVDT) produce una señal de 4 a 20 mA que denota la posición real de la válvula. Si la posición de la válvula varía en un 10% durante más de un segundo (por encima o por debajo) con respecto a la válvula de entrada, la unidad se parará por fallo en la trayectoria de la válvula. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.45 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar Presostato de alto flujo de combustible durante el arranque Un presostato se conecta a una lumbrera en la salida del actuador de la válvula de combustible. Se transfiere a una presión nominal de 8 a 12 lb/pulg2 manométricas. Este presostato hará que la turbomaquinaria se pare si hace la transferencia antes de que la turbina haga el encendido inicial. Cantidad excesiva de flujo de la válvula de control de combustible, en el encendido inicial, dañará la turbina. Múltiple e inyectores de gas combustible (FO941-1) La salida de la válvula de control de gas combustible está conectada a través de una tubería flexible al múltiple de gas combustible. El múltiple es una tubería circular que rodea la carcasa de la cámara de combustión de la turbina. Una tubería de media pulgada conecta el múltiple a los 12 inyectores de gas combustible (vea la Figura 6.25). Estos inyectores están montados en la carcasa de la cámara de combustión e inyectan el combustible de forma axial hacia la cámara de combustión. Figura 6.25 Inyector de gas combustible 6.46 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Presión de suministro del quemador (PCV930) La presión de gas combustible al quemador se suministra desde el sistema de combustible después de la válvula secundaria de combustible. La válvula de control de presión del quemador reduce primero la presión a una presión nominal de 18 lb/pulgada2 manométricas, aunque puede oscilar entre 10 y 30 lb/pulgada2 manométricas. Este regulador es de la misma variedad que el regulador de presión piloto. No se suministra ningún medidor para ajustar el regulador, pero hay un tapón en el lado del regulador que se puede quitar para instalar el medidor. Un ajuste de presión demasiado bajo no producirá una llama del quemador, y un ajuste demasiado alto producirá una extinción fortuita de la llama demasiado alta. La presión del regulador se envía entonces al quemador por medio del solenoide de corte de la válvula del quemador (L340-1). Este solenoide es del mismo tipo que la válvula de descarga de gas combustible, que tiene dos lumbreras, y solamente conecta y desconecta la presión. El solenoide se activa cuando el sistema de control intenta el encendido inicial, y se desenergiza cuando el sistema de control detecta una temperatura T5 de 204,4C (400F) o el temporizador de encendido inicial termina su conteo. Conjunto de quemador de encendido (FO931-1) El quemador con una bujía de encendido (E340) (vea la Figura 6.26) está montado en la parte inferior del conjunto de la carcasa de la cámara de combustión. El gas combustible se suministra al quemador en el momento del encendido inicial. El conjunto del quemador tiene un orificio de control de flujo integrado. El quemador es una bujía de encendido tipo aeronave que es controlada por la excitatriz, que recibe 24V CC del sistema de control, y se convierte en una serie de impulsos de alto voltaje. Los impulsos de salida de las excitatrices se conectan a la bujía de encendido a través de un cable blindado. En el momento de encendido, la presión Pcd fuera de la cámara de combustión es mayor que la presión dentro de la cámara de combustión. Una forma de que la presión de aire entre a la cámara de combustión es 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.47 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar alrededor del blindaje del quemador, que sobresale hacia la cámara de combustión, luego hacia arriba a través del mismo. Esto se combina con el combustible procedente del solenoide de la válvula del quemador, y la bujía de la bujía de encendido, para producir una llama que encienda el proceso de combustión en la cámara de combustión. Una unión en la parte inferior del quemador es un drenaje para el conjunto de la cámara de combustión. Este se conecta al drenaje del múltiple de escape. Figura 6.26 Conjunto de quemador de encendido DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA SECUENCIA DE ARRANQUE Las funciones de la secuencia de arranque del sistema de gas combustible son las siguientes: reaIizar la verificación de las válvulas de gas combustible, lo que verifica el control positivo de las válvulas de combustible; realizar la purga de la turbina, lo que 6.48 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) garantiza que no haya combustible rezagado en la entrada, la turbina y el escape. El próximo evento en la secuencia de arranque es admitir combustible al inyector del quemador y a las boquillas de combustible principal. Simultáneamente con la entrega de combustible es el accionamiento del encendido, la turbina debe realizar el encendido inicial. El gas combustible se suministra a la entrada del sistema de combustible a una presión nominal de 190 lb/pulg2 manométricas, y fluye a través del colador de suministro de gas hacia la válvula primaria de corte y el filtro de gas piloto. Comprobación de las válvulas de gas combustible Al inicio de un arranque, el sistema de control comprueba la presencia de la presión de gas atrapada entre las válvulas primaria y secundaria de combustible. Si el interruptor de comprobación de las válvulas de gas combustible está cerrado, el sistema de control enviará la orden al solenoide de la válvula de descarga que abra para aliviar la presión. Si el interruptor no se abre en 10 segundos, el sistema de control se parará al producirse un fallo de la válvula de gas combustible. Una vez que el interruptor se abre, o si no estaba cerrado desde el principio, entonces un segundo después la válvula piloto que controla la válvula primaria de combustible dirigirá la presión piloto para abrirla durante cinco segundos. Al final de este período, el solenoide descargará la presión piloto a través de la válvula de descarga cerrando la válvula. En este momento, se comprobará el interruptor para cerciorarse de que esté cerrado. Si no está cerrado, o si se abre dentro de los próximos 20 segundos, entonces se producirá una parada por falla de la válvula de gas combustible. Una vez que la comprobación termine el período de retención de 20 segundos, entonces el sistema de control activa la válvula secundaria piloto la cual pasa la presión piloto hacia la válvula secundaria de combustible abriéndola. La válvula permanecerá abierta durante 25 segundos a fin de cerciorarse de que la presión atrapada pueda escaparse entre las válvulas de combustible. Al terminar este período, 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.49 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar el solenoide se desenergiza, dirigiendo la presión piloto atrapada hacia el sistema de venteo, lo cual permite que la válvula se cierre. Si el interruptor de comprobación de la válvula de gas todavía está cerrado, entonces el sistema de control ocasionará otra parada por falla de la válvula de gas combustible. GIRO DE PURGA Una vez que termine la comprobación de la válvula de gas combustible, y todas las demás secuencias de prearranque, tales como prelubricación, o secuencia de la válvula de proceso, la turbina se pondrá en giro de purga. La función del giro de purga consiste en garantizar que se pueda extraer cualquier pequeña cantidad de gas que pudiera haberse fugado a través de las válvulas y se hubiera acumulado en el sistema de aire de la turbina. Esto toma 30 segundos como mínimo, pero puede tomar hasta cinco minutos si se utiliza un sistema de recuperación de calor. ENCENDIDO INICIAL Al final del período de giro de purga, el sistema de control activa los dos solenoides de las válvulas piloto, el solenoide de la válvula del quemador y la excitatriz de encendido. El sistema de control estará en un modo de rampa de arranque. La temperatura T5 debe ser de 400% o superior dentro de un período de 10 segundos o la unidad se parará por fallo de encendido. Modos de control del actuador de combustible El primer modo de funcionamiento es la rampa de arranque. Esta solamente se utiliza para encender la turbina. Aumenta la potencia desde el mínimo hasta el máximo en menos de 10 segundos. Después de que las lámparas de la turbina se apagan el sistema de control pasa a uno de los 5 modos de funcionamiento posibles: 6.50 • Modo de velocidad Ngp • Modo de velocidad Npt • Modo de temperatura T5 • Modo de temperatura T1 • Mínimo combustible © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) MODO DE VELOCIDAD NGP El modo de velocidad Ngp se considera el modo de funcionamiento normal, aunque funcionar en los otros modos no indica necesariamente una falla. En este modo, el sistema de control controlará el actuador para mantener la turbina en el punto de ajuste de velocidad Ngp mostrado. El punto de ajuste de velocidad Ngp usualmente se ajusta al 100%, pero puede ser inferior si las condiciones de los procesos lo garantizan. MODO DE VELOCIDAD NPT El sistema de control cambiará hacia el modo de velocidad Npt si la velocidad Npt alcanza el 100% antes de que la velocidad Ngp alcance su punto de ajuste. Este es un parámetro de seguridad que no se debe sobrepasar. El sistema de control está limitando la potencia enviada al equipo impulsado, disminuyendo la velocidad de la turbina, evitando de esta forma que se produzca una condición de sobrevelocidad. Esto raramente indica un problema con el equipo, y por lo general, significa que el equipo impulsado no está funcionando en sus condiciones de diseño. MODO DE TEMPERATURA T5 El sistema de control cambiará hacia el modo de temperatura T5 si la temperatura T5 alcanza el punto de ajuste de temperatura T5 mostrado. Esta temperatura se usa para lograr el tiempo de vida de diseño de la turbina. El punto de ajuste T5 es diferente para diferentes regímenes de turbinas, consulte el sistema de visualización para obtener el valor real. Además, los diseños más antiguos incorporaban un arranque suave que limitaba la temperatura T5 máxima a una temperatura menor que la normal durante los primeros 2 minutos de funcionamiento. Se pensaba que esto prolongaba la vida útil de la turbina, pero la experiencia real ha demostrado que no era efectivo, y por lo tanto se ha eliminado en los recientes diseños. Si el sistema de control está en este modo, entonces es posible que haya o no un problema con el equipo. Las turbinas se "armonizan" de acuerdo a las condiciones 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.51 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar de funcionamiento para las cuales fueron diseñadas. Si una turbina con punto de operación de 59F está funcionando con una temperatura de entrada de aire mayor de 59F, entonces la turbina alcanzará el punto de ajuste de temperatura T5 antes de alcanzar la velocidad Ngp de 100%, lo que por lo general significará que no hay nada mal. Si se alcanza el punto de ajuste T5 con temperaturas de entrada de aire menores del régimen de armonización, entonces se podría producir alguna degradación en el rendimiento de la turbina. MODO DE TEMPERATURA T1 El modo de temperatura T1 se utiliza para limitar el comando de máximo combustible al actuador. Con temperaturas de entrada de aire inferiores, demasiado combustible a la turbina ocasionará una condición de bombeo. Este modo generalmente se experimentará con temperaturas de entrada de aire muy bajas mientras la turbina está acelerando. Si el sistema de control está en este modo, pero la turbina no está acelerando, entonces la causa puede ser el sistema de combustible. La válvula de aceleración de combustible no está programando combustible suficiente, o ha caído el contenido de BTU del combustible. MÍNIMO COMBUSTIBLE El modo de mínimo combustible se utiliza para limitar la cantidad mínima de combustible para evitar que se extinga la llama de la turbina. Este modo de control generalmente se utiliza mientras el sistema de control está desacelerando la turbina. Si ocurre una extinción fortuita de la llama, entonces se debe aumentar el punto de ajuste. Esto puede ocurrir debido a una reducción en el contenido de BTU del combustible. Si la turbina está en el modo de control de mínimo combustible, y la turbina no está desacelerando, lo cual se indicará por el hecho de que el punto de ajuste de la velocidad Ngp es inferior al de la velocidad Ngp real, entonces el punto de ajuste de mínimo combustible es demasiado alto y deberá reducirse. Esto puede ser ocasionado por el incremento del contenido de BTU en el combustible. 6.52 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO OBJETIVO El sistema de combustible líquido administra el combustible líquido suministrado al conjunto turbogenerador de una forma que garantiza que el combustible, a la presión y regímenes de flujo correctos, se entregue al sistema de combustión de la turbina, según sea necesario, para mantener el conjunto turbogenerador funcionando a las condiciones de velocidad y carga requeridas. De esta forma, el combustible es programado automáticamente durante la secuencia de arranque, a medida que la turbina acelera a plena velocidad, y luego es regulado para controlar la velocidad y la carga de la turbina continuamente, durante el funcionamiento. Al parar la turbina, el sistema de combustible líquido corta el suministro de combustible a la turbina. Debido a los adelantos en la tecnología, los sistemas de combustible han mejorado. En este capítulo, se abarcan todas las generaciones de sistema de combustible. Para verificar lo que los componentes/sistema están siendo utilizados, consulte el diagrama esquemático de doble combustible con esta clase. Descripción del funcionamiento del sistema SISTEMA DE REFUERZO DE COMBUSTIBLE El combustible líquido limpio es enviado a presión por tuberías desde una fuente que esté fuera del conjunto turbogenerador, a través de un colador limpiable, hacia la conexión de entrada de combustible en el borde del patín. Idealmente, el combustible se presioniza en su fuente, pero la mayoría de las veces se suministra desde un sistema de alimentación por gravedad, como un tanque de almacenaje, que no lo entrega a la presión necesaria. Por lo tanto, generalmente se instala un módulo de bomba de refuerzo de combustible situado fuera del patín, corriente arriba de la conexión de combustible líquido 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.53 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar del conjunto turbogenerador, para aumentar la presión de combustible al nivel que requiere el sistema de combustible líquido. La bomba de refuerzo de combustible de tipo engranajes rotatorios impulsada por motor eléctrico suministra combustible líquido a la presión requerida a la entrada del sistema de filtro doble de baja presión, que también se encuentra en el módulo de la bomba de refuerzo de combustible. Se puede seleccionar cualquiera de los filtros mediante una válvula selectora manual, permitiendo de esta forma dar mantenimiento al filtro que está fuera de servicio. La salida del sistema de filtro está conectada a la conexión de entrada de combustible líquido del conjunto turbogenerador. Desde ahí, el combustible líquido se dirige hacia el lado de entrada de la bomba de combustible líquido principal impulsada por motor eléctrico. El transmisor de presión de refuerzo de combustible líquido está colocado en esta sección de la tubería de combustible, para permitir que el sistema de control Turbotronic monitoree la presión de combustible de entrada. SISTEMA DE COMBUSTIBLE DE ALTA PRESIÓN CON PANEL CONTROLADO POR EL ACCIONADOR DE FRECUENCIA VARIABLE (VFD). El sistema de control Turbotronic controla la bomba de combustible líquido principal, a través de un controlador del accionador de frecuencia variable (VFD), para controlar cuidadosamente el flujo de combustible variando la velocidad de la bomba durante todas las fases de funcionamiento del conjunto turbogenerador. El combustible líquido del lado de descarga de la bomba de combustible líquido principal pasa a través del filtro de alta presión, y luego a través del transmisor de medición de flujo de combustible líquido, que envía datos de flujo al sistema de control Turbotronic por medio de una señal de 4 - 20 mA. Estos datos se combinan con la información recopilada de otras fuentes para calcular y ajustar la comandos de velocidad a la bomba de combustible líquido principal. Otras informaciones que se utilizan para 6.54 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) este fin incluyen la temperatura del aire ambiente, la velocidad de la turbina, la temperatura T5 de la turbina, las rampas de encendido y de arranque, y las señales de compartimiento de carga. SISTEMA DE COMBUSTIBLE DE ALTA PRESIÓN CON BOMBA DE CA DE VELOCIDAD CONTINUA El sistema de control Turbotronic activa la bomba de CA de velocidad continua. Está diseñada para enviar más combustible del que la turbina jamás requerirá. El combustible líquido del lado de descarga de la bomba de combustible líquido principal pasa a través del filtro de alta presión y luego se dirige hacia la válvula electrónica de control de combustible líquido (ELF344). La válvula electrónica de control de combustible líquido variará el flujo de combustible hacia la turbina sobre la base de la señal de comando del sistema de control Turbotronic. La válvula ELF344 tiene una derivación/refuerzo integral, que devuelve cualquier exceso de combustible hacia el lado de entrada de la bomba de combustible líquido principal. La posición de la válvula ELF344 se basa en datos tales como la temperatura del aire ambiente, la velocidad de la turbina, la temperatura T5, las rampas de encendido y arranque y las señales de compartimiento de carga. El suministro de combustible a los inyectores y al sistema de quemador de encendido es controlado por el aire piloto accionado por la válvula de corte de combustible líquido. Se deja entrar el aire piloto en el actuador de la válvula, para abrir la válvula, cuando el sistema de control Turbotronic activa la válvula solenoide piloto de corte de combustible líquido, en un punto adecuado en la secuencia de arranque. El aire piloto se obtiene del suministro de aire atomizador, que también es la fuente del aire de atomización. El combustible del quemador se toma corriente abajo de la válvula de corte de combustible líquido. El flujo hacia el quemador es controlado por la 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.55 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar válvula solenoide de corte del quemador de líquido combustible, la cual se activa para abrirse al mismo tiempo que la válvula de corte de combustible líquido. SISTEMA DE AIRE ATOMIZADOR A medida que se inyecta el combustible líquido en la cámara de combustión, es interceptado por una corriente de aire presionizado para convertirlo en un rociado tipo aerosol que es necesario para lograr una combustión óptima. El aire que se utiliza en este proceso se conoce como aire de atomización, y el sistema que lo proporciona se conoce como aire atomizador. Los inyectores de combustible líquido/doble combustible están diseñados especialmente para incluir un conducto de aire que dirige el aire atomizador hacia la corriente de combustible líquido en la punta del inyector. El aire de atomización se suministra por tuberías a los inyectores a través de un múltiple de aire atomizador separado. El quemador también necesita aire atomizador durante la secuencia de encendido. Durante el funcionamiento normal se suministra aire atomizador proveniente del aire de descarga del compresor (PCD), pero durante la secuencia de arranque la presión de aire PCD es demasiado baja, por lo que se necesita una fuente externa de aire comprimido. Generalmente es aire del taller, que se necesita solamente durante el corto tiempo que se requiere para que la turbina alcance la velocidad de desembrague del arrancador. El aire de atomización externo se alimenta inicialmente al múltiple de aire atomizador a través de una válvula solenoide y de un regulador de presión. El sistema de control Turbotronic controla la válvula solenoide, de manera que cuando la velocidad de la turbina alcanza la velocidad NGP de 65%, y la presión de aire PCD es lo suficientemente alta, el solenoide se desenergiza para cerrar la válvula, cortando el suministro de aire externo. 6.56 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Figura 6.27 Diagrama esquemático del sistema de aire atomizador 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.57 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar COMPONENTES DEL SISTEMA El sistema de combustible líquido incluye los siguientes componentes (Vea las Figuras 6.28, 6.29, y 6.30para conocer las ubicaciones de los componentes principales): 6.58 • Filtro de entrada de combustible líquido • La bomba de refuerzo de combustible líquido • Filtros de combustible de baja presión con la válvula selectora del filtro • Transmisor de presión de refuerzo de combustible • Bomba de combustible de alta presión y controlador del accionador de frecuencia variable • Bomba de combustible líquido principal (CA continua) • Filtro de alta presión con indicador de alta presión diferencial integral • Válvula eléctrica de control de combustible líquido • Válvula de control de combustible líquido • Transmisor de medición de flujo de combustible • Válvula de presionización de combustible líquido • Válvula de corte de combustible líquido operada por presión piloto • Válvula de corte de combustible al quemador accionada por solenoide • Válvula de control de purga de combustible líquido accionada por presión piloto • Válvula de corte de aire atomizador del quemador accionada por solenoide • Válvula de corte de aire atomizador principal accionada por solenoide • Actuador electrohidráulico del combustible © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) • Múltiple e inyectores de combustible líquido • Múltiple de aire atomizador • Conjunto de quemador de encendido Figura 6.28 Componentes del sistema de combustible líquido 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.59 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar FILTRO DE REFUERZO (Vea la Figura 6.29.) Aunque se tiene que suministrar combustible líquido limpio a la turbina, siempre existe la posibilidad de que ocurra contaminación durante las muchas etapas del manejo de combustible. El filtro de refuerzo protege el sistema de combustible contra la introducción de partículas sólidas mayores de 75 micras. El filtro es una unidad tipo recipiente con un elemento filtrante de malla reemplazable de 75 micras. Una tapa del recipiente desmontable permite el acceso al elemento filtrante. Figura 6.29 Conjunto de refuerzo de combustible líquido BOMBA DE REFUERZO DE COMBUSTIBLE (Vea la Figura 6.30.) La bomba de refuerzo es una bomba de tipo engranaje, impulsada por un motor eléctrico trifásico de CA. La capacidad de voltaje y frecuencia del motor se seleccionan para que sean compatibles con el voltaje de suministro eléctrico local. 6.60 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) La bomba tiene una capacidad de 12 galones por minuto a una presión de descarga de 25 lb/pulg2 manométricas. La presión se monitorea mediante el transmisor de presión de refuerzo de combustible líquido, y si no logra aumentar por encima de un punto de ajuste predeterminado dentro de un plazo de 5 segundos de que haya sido activada la bomba, se anunciará una alarma por FALLA DE LA BOMBA DE REFUERZO. El transmisor está calibrado a 8 b/pulg2 manométricas para la alarma, y 4 b/pulg2 manométricas para la parada. Figura 6.30 Componentes del sistema de combustible líquido 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.61 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE FILTRO DE BAJA PRESIÓN (FS935-1 y FS935-2) El sistema de filtrado de combustible líquido principal atrapa las partículas mayores de 10 micras, las cuales de lo contrario ocasionarían daño a los componentes de poca tolerancia del sistema de combustible. Se proporciona un juego filtros dobles, el cual permite que un filtro esté en línea mientras que el segundo filtro se mantiene como reserva. Si las materias contaminantes en el combustible ocasionan que la presión diferencial a través del elemento filtrante en línea aumente a 15 lb/pulgada2 diferenciales, los contactos del presostato diferencial del filtro de combustible se transferirán enviando una señal al sistema de control Turbotronic para anunciar una alarma por ALTA PRESIÓN DIFERENCIAL DEL FILTRO DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO. El filtro de reserva entonces puede transferirse en línea, y el filtro sucio se pone fuera de línea accionando manualmente la válvula de transferencia de cambio de filtro de tres posiciones. Esta característica permite que los operadores no tengan que parar la turbina, ya que se puede programar el reemplazo del elemento filtrante sucio para un momento más conveniente en el programa de mantenimiento, cuando la turbina se saca de servicio. Reemplazo de un elemento filtrante Por motivos de seguridad, esta operación solamente deberá hacerse cuando la turbina esté parada y fría. Drene todo el combustible del recipiente del filtro que está fuera de servicio abriendo la válvula de drenaje ubicada en el fondo del cuerpo del filtro, y recogiendo el líquido en un receptáculo adecuado. No vuelva a usar este combustible, sino disponga de él de una forma apropiada. Abra el venteo encima del recipiente para dejar que el aire reemplace el combustible a medida que se drena. Cuando el recipiente se haya vaciado completamente, abra la tapa superior, extraiga el elemento filtrante usado, y reemplácelo con uno nuevo. 6.62 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Después de que se haya instalado un elemento filtrante nuevo en el recipiente que está fuera de servicio, cierre la válvula de drenaje, pero deje el venteo abierto. Cebe la unidad de filtro a la que se dio mantenimiento accionando la válvula de transferencia de cambio de filtro para ponerla temporalmente en servicio, luego ponga en marcha la bomba de refuerzo para llenarla con combustible líquido fresco. Recoja el líquido del venteo abierto en un receptáculo adecuado, y observe el flujo hasta que salga una corriente estable, luego cierre el venteo y pare la bomba de refuerzo. Finalmente, haga funcionar la válvula de transferencia de cambio de filtro para poner el filtro original de nuevo en servicio. El filtro reemplazado ahora está de reserva, listo para ser utilizado cuando sea necesario. NOTA El filtro de reserva tiene que cebarse con combustible líquido después de que se haya instalado un elemento filtrante nuevo. De lo contrario, la turbina se quedará temporalmente sin combustible, y posiblemente se apagará, cuando el filtro de reserva se ponga en servicio. TRANSMISOR DE PRESIÓN DE REFUERZO DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO (TP387) La presión de descarga de la bomba de refuerzo de combustible es monitoreada por el transmisor de presión de refuerzo de combustible líquido montado en el bastidor de base. La potencia de salida de 4-20 mA del transmisor al sistema de control Turbotronic es proporcional a una presión de combustible de 0-100 lb/pulg2 manométricas. La presión de refuerzo de 4 lb/pulg2 manométricas o menos iniciará una parada con enfriamiento y sin enclavamiento cuando la secuencia de arranque haya alcanzado la fase de encendido, y la presión en la gama de 8 - 4 lb/pulg2 manométricas iniciará una alarma. Estas condiciones serán anunciadas como BAJA PRESIÓN DE REFUERZO DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.63 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar BOMBA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO PRINCIPAL DE VELOCIDAD VARIABLE (B343/P931) La bomba de combustible líquido principal es una bomba de alta presión tipo engranaje de desplazamiento positivo, impulsada por un motor eléctrico trifásico de CA. La velocidad del motor se controla mediante un controlador del accionador de frecuencia variable (VFD), el cual a su vez se controla mediante las señales de control de secuencia y velocidad que envía el sistema de control Turbotronic. Este VFD es una versión más pequeña del VFD que se utiliza para controlar el arrancador de CA, pero el principio de funcionamiento es idéntico. Una resistencia amortiguadora se interpone entre el motor y el VFD para disipar la energía rotacional cuando el sistema de control Turbotronic demanda una desaceleración rápida. Esta bomba es el elemento de control primario de velocidad/carga en el sistema de combustible líquido, ya que el flujo másico de combustible a la turbina está relacionado directamente con la velocidad de la misma. El régimen de suministro del combustible a la turbina se controla únicamente variando la velocidad de la bomba, a través del VFD, en respuesta a las demandas de velocidad y de carga procedentes del sistema de control Turbotronic. No se necesita ningún otro tipo de dispositivo de estrangulamiento para controlar el funcionamiento de la turbina con combustible líquido. La bomba está diseñada para entregar un mínimo de 10 galones de combustible líquido por minuto, a una velocidad de 3.000 rpm, y a una presión de descarga de 700 lb/pulg2 manométricas. El motor se activa primero cuando se inicia la fase de encendido de la secuencia de arranque. Durante la fase de encendido, la velocidad de la bomba aumenta escalonadamente para suministrar a presión el combustible líquido a través del múltiple y los inyectores hacia la cámara de combustión. Entonces, después de un encendido con éxito, el VFD reduce el régimen de rampa de velocidad de la bomba para proporcionar un régimen de flujo de combustible que haga que la turbina alcance la velocidad de 6.64 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) funcionamiento lo más rápido posible, dentro de límites de régimen de aceleración seguros. Cuando la velocidad de la turbina alcanza el 90%, el modo de regulador de velocidad se hace cargo del control de la programación de combustible, controlando de esta forma la velocidad de la bomba para mantener el punto de ajuste o de carga seleccionados. Una válvula de alivio está conectada a través de la bomba para protegerla, así como a sus tuberías asociadas, contra la sobrepresión en caso de una falla del sistema. La válvula de alivio está diseñada para abrirse a 1050 lb/pulg2 manométricas para aliviar la presión de descarga de la bomba de regreso al lado de succión. BOMBA DE COMBUSTIBLE PRINCIPAL DE VELOCIDAD CONSTANTE (B343/P931) La bomba de combustible principal (alta presión) es una bomba de engranjes con desplazamiento positivo, impulsada por un motor eléctrico trifásico de CA con clasificaciones de voltaje y frecuencia que se ajustan a la corriente eléctrica disponible, o por la turbina de gas mediante un zócalo de accionamiento en la caja de engranajes de reducción /caja de engranajes de accesorios. La capacidad de la bomba es de aproximadamente 14 galones por minuto cuando es impulsada por motor de CA, y de aproximadamente 15 galones por minuto cuando es una bomba impulsada por turbina. La presión de descarga máxima es de aproximadamente 1000 lb/pulgada 2 manométricas. FILTRO DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO DE ALTA PRESIÓN El filtro de combustible líquido de alta presión contiene un elemento limpiable de 25 micras, y está equipado con un indicador tipo eyector que se activa si la presión diferencial en el filtro aumenta a 35 lb/pulgada2 diferenciales. VÁLVULA ELÉCTRICA DE CONTROL DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO (ELF344) La válvula LF344 reemplaza a la válvula dosificadora de combustible líquido (“univalve”) y el actuador electrohidráulico. Es una válvula moduladora eléctrica 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.65 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar de 24 V CC que recibe señales eléctricas de entrada desde el sistema de control Turbotronic. La válvula responde a una señal proporcional de miliamperios de 4 a 20 mA. También proporciona una señal de retroalimentación al sistema de control Turbotronic. La misma cuenta con una entrada de combustible desde la bomba de combustible líquido principal, una salida para el combustible dosificado a la turbina y una derivación para devolver el exceso de combustible al lado de entrada de la bomba de combustible líquido principal. VÁLVULA DE CONTROL DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO (VLF931) (Vea la Figura 6.31) La válvula de control de combustible líquido se acciona mediante señales electrónicas del sistema de control Turbotronic, y señales neumáticas del sistema de aire de la turbina para establecer el control de la programación del combustible para el encendido inicial, la aceleración y el nivel de potencia de la turbina. La válvula de control de combustible líquido está montada en un conjunto de soporte en el bastidor de base de la turbina, y su posicionamiento es controlado por un servoactuador electrohidráulico (L344) y un actuador neumático, que actúan por medio de un conjunto de varillaje diferencial y una palanca de funcionamiento. 6.66 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Figura 6.31 Válvula dosificadora de combustible líquido El conjunto de válvulas de control de combustible líquido incluye una válvula dosificadora de combustible, una válvula reguladora de presión diferencial (δ”P), y una válvula de alivio. El flujo másico de cualquier medio a través de un orificio depende del tamaño del orificio y la presión diferencial a través del orificio. La posición de la válvula dosificadora la determinan el servoactuador y el actuador neumático cuando varían el tamaño del orificio. El regulador de presión diferencial suministra presión diferencial constante a la válvula dosificadora. Este diseño simplifica la lógica de programación de combustible en los programas de control Turbotronic, ya que solamente una variable debe ser controlada. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.67 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar El combustible sin filtrar que viene de la bomba de combustible de alta presión se suministra a la entrada de la válvula de alivio, y el combustible filtrado que viene del filtro de alta presión se suministra a la entrada de la válvula dosificadora. La válvula de alivio, por consiguiente, no resulta afectada por la caída de presión en el filtro de alta presión, y los conductos pequeños en la válvula dosificadora y la trayectoria del combustible principal se protegen de la contaminación. La válvula de alivio es una válvula de tipo pistón deslizante y sellos "O" accionada por una válvula piloto ajustable para establecer la presión de alivio de la bomba. La válvula dosificadora es de émbolo buzo tipo seta y orificio, cuya posición la determina una palanca de funcionamiento que responde a las señales de control recibidas por el servoactuador. El émbolo buzo de la válvula dosificadora es guiado y accionado por un eje y rodillo excéntricos y se acciona mediante un resorte en la dirección de cierre para lograr la acción de cero retroceso y el funcionamiento de la doble seguridad. El regulador de presión diferencial es una válvula tipo diafragma, de área grande, sin piezas de ajuste apretado en movimiento, que reduce la fricción y minimiza la sensibilidad a las materias contaminantes del combustible. El área grande del diafragma mejora las características de respuesta de la presión, y reduce los efectos cuando se desequilibra la carga de la bomba de disco. CONJUNTO DE VARILLAJE El conjunto de varillaje diferencial combina dos entradas mecánicas (una que viene del actuador de presión Pcd y la otra del servoactuador electrohidráulico), para ajustar la posición de una palanca de salida, y establecer la posición de la válvula dosificadora en el conjunto de válvula de control de combustible. La designación del varillaje es activar la señal del actuador neumático y establecer la gama de funcionamiento para la señal del actuador electrohidráulico. 6.68 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) ACTUADOR de presión Pcd El actuador de presión Pcd utiliza la presión de descarga del compresor de la turbina (Pcd), tomada de una lumbrera en la carcasa del difusor del compresor, para ajustar la posición de una palanca que es una de las entradas al conjunto de varillaje diferencial. El actuador cuenta con un diseño de diafragma y resorte para establecer una programación de combustible de dos rampas en comparación con la presión Pcd, en el que se restringe el incremento en la velocidad al inicio en los niveles más bajos de la presión Pcd, y cambia a un programa más agresivo en los niveles más altos de presión Pcd. Esta acción compensa de manera automática la programación del combustible cuando ocurren cambios en las condiciones atmosféricas y las características de rendimiento del compresor, porque tendrán su efecto correspondiente sobre la presión Pcd. SERVOACTUADOR ELECTROHIDRÁULICO (L344) El servoactuador electrohidráulico utiliza una señal electrónica de control de la lógica del sistema de control Turbotronic para dirigir el fluido hidráulico (55 lb/pulg2 manométricas de aceite proveniente del sistema de aceite lubricante del conjunto turbogenerador) para extender o retraer un eje de salida. La posición del eje de salida, es una de las entradas mecánicas al conjunto de varillaje diferencial, que se utiliza para implementar la programación de combustible generada por los programas de control de combustible del sistema Turbotronic. El eje de salida del actuador se retrae para acelerar y se extiende para desacelerar la turbina, de acuerdo con el nivel de la señal electrónica de 4-20 mA. TRANSMISOR DE PRESIÓN DE COMPROBACIÓN DE LA BOMBA (TP344) El transmisor de presión de comprobación de la bomba (TP344) está ubicado corriente abajo de la válvula eléctrica de control de combustible líquido (ELF344). El transmisor de presión comprueba el funcionamiento de la bomba de combustible líquido principal (P931) antes de realizar una transferencia de combustible. Si la bomba 931 está produciendo suficiente presión, 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.69 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar se permite transferir a combustible líquido. Si no es así, se inhibe la transferencia hasta que se produzca suficiente presión. VÁLVULA PRESIONIZADORA (PCV938) La válvula presionizadora la compone un regulador de resorte y diafragma para el retorno de la presión. La válvula presionizadora está ajustada para mantener una presión de retorno por encima de aproximadamente 400 lb/pulgada2 en la entrada de la válvula de corte de combustible principal (L349-1), para asegurar la atomización adecuada del combustible que se entrega a la turbina. VÁLVULAS DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE (Conjuntos turbogeneradores más modernos) Válvula de corte de combustible líquido principal (L349-1) La válvula de corte de combustible líquido principal (V2P949) es una válvula de 2 canales operada por piloto que se mantiene normalmente cerrada por presión de resorte. La válvula es operada por aire piloto proveniente del suministro regulado de aire atomizador, el cual se controla mediante la válvula solenoide piloto de corte de combustible líquido (L349-1). El sistema de control Turbotronic da la orden a la válvula para que se abra accionando la válvula solenoide piloto de corte de combustible líquido. Esto aplica presión de aire piloto al actuador, y simultáneamente cierra la lumbrera a la tubería de venteo de escape piloto. La presión de aire piloto vence la presión del resorte, haciendo que la válvula se abra completamente. Al desenergizar la válvula solenoide piloto de corte de combustible líquido se corta el suministro de combustible líquido a la turbina. Esto corta la presión de aire piloto y ventea el actuador de la válvula de corte de combustible líquido. La válvula se cierra bajo la presión de resorte, y un característica de escape rápido integrada en la válvula piloto, garantiza que esta acción ocurra rápidamente. 6.70 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Figura 6.32 Válvula de corte de combustible líquido principal Válvula de corte de combustible principal (L349-1) (Conjuntos turbogeneradores más antiguos) La válvula de corte de combustible principal está conectada corriente abajo de la válvula presionizadora, y es una válvula de dos canales accionada por solenoide. El combustible líquido se suministra a la lumbrera normalmente cerrada de la válvula (la válvula cuenta con un resorte que la cierra cuando no se aplica voltaje a la bobina del solenoide). Para abrir la válvula y admitir combustible al quemador de combustible líquido y al conjunto de múltiple de inyectores de combustible, contactos en el sistema de control se cierran para energizar el solenoide de la válvula con 24 V de CC. El carrete de la válvula cambia su posición y comprime el resorte de retorno para activar el flujo de combustible hacia la lumbrera de salida de la válvula. Para apagar la turbina, el sistema de control retira la señal eléctrica del solenoide, para que el resorte de retorno regrese el carrete de la válvula a su posición cerrada. Válvula de purgado del múltiple de combustible líquido (V2P945) La válvula de purgado del múltiple de combustible líquido es una válvula accionada por presión piloto, conectada entre la tubería de suministro del múltiple de combustible principal y la tubería de drenaje 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.71 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar de combustible. La válvula se abre por presión piloto y se cierra por la fuerza del resorte interno. Se abre para purgar el múltiple y los inyectores de combustible de líquidos residuales cuando se aplica presión piloto a la válvula. Una válvula solenoide de 24 V CC (L345-1) controla la aplicación de la presión piloto, suministrada desde el sistema de aire atomizador hacia la válvula de purgado. Cuando la válvula solenoide se desenergiza, ventea la presión piloto de la válvula de purgado, y cuando se activa, la válvula solenoide cambia para aplicar presión piloto y abrir la válvula de purgado. La válvula solenoide se activa al inicio de la secuencia de arranque, y se desenergiza cuando un temporizador lógico de 20 segundos en el sistema de control termina su conteo. La válvula se vuelve a activar durante la parada del conjunto turbogenerador, y se desenergiza 20 segundos más tarde cuando el mismo temporizador termina su conteo. Está lógica facilita la remoción de líquidos residuales del múltiple y los inyectores, antes de cargar el sistema con una mezcla nueva de combustible/aire para el encendido, y asegura el drenado de los líquidos del sistema durante la secuencia de parada. La válvula de retención (VCS932) ubicada en la tubería de suministro del múltiple evita el reflujo del múltiple cuando se despresioniza el sistema de combustible. La válvula de retención está precargada con un resorte interno hasta 30 lb/pulgada2, para asegurar que el combustible llegue al quemador, y que la presión del sistema excede la presión de la cámara de combustión antes de permitir el flujo hacia los inyectores. Válvula del quemador de combustible líquido (L348-1) El flujo de combustible líquido hacia el conjunto de quemador de encendido de líquido lo controla una válvula solenoide de 24 V CC, que está conectada en posición normalmente cerrada corriente abajo de la válvula de corte de combustible principal. La válvula solenoide se activa para permitir el flujo de combustible hacia el conjunto de quemador al finalizar la secuencia de giro de purga, al mismo tiempo que abre la válvula de corte. Cuando el sistema de control detecta el encendido (T5 ≥ 400F), se desenergiza el solenoide para cortar el flujo de combustible hacia el quemador. Una válvula de retención (VCS933), 6.72 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) instalada corriente abajo de la válvula solenoide, se abre a 2 lb/pulgada2 diferenciales para permitir el flujo de combustible hacia el quemador. La válvula de retención cuenta con un orificio interno para controlar el flujo de combustible al conjunto de quemador a niveles de diseño nominales. Una tubería de drenaje hacia el sistema de recogida de líquido de desecho del conjunto turbogenerador a través de un orificio de 0,009" (FO934) proporciona una vía para el flujo continuo desde el lazo del quemador, para evitar la acumulación de fluidos cuando el sistema está inactivo. Válvula de recirculación de combustible líquido (L347-1) Esta válvula se utiliza solamente si hay instalada una válvula de control de combustible líquido VLF931. Cuando se cierra la válvula de corte de combustible principal, la válvula de recirculación de combustible líquido provee una vía de retorno hacia la bomba de combustible de alta presión, para evitar la sobrepresionización del sistema de alta presión. La válvula de recirculación es una válvula de 24 V CC accionada por solenoide que se activa para abrir y se desenergiza para cerrar. La lógica del sistema de control Turbotronic está dispuesta para activar la válvula solenoide cuando se cierre la válvula de corte de combustible principal, y para desenergizar la válvula solenoide cuando se abra la válvula de corte de combustible principal. CONJUNTO DE QUEMADOR DE ENCENDIDO El quemador de encendido se utiliza para proporcionar el encendido inicial del combustible líquido atomizado en la cámara de combustión. Cuando se ha establecido la combustión continua, ya no se necesita el quemador de encendido, y por lo tanto, se apaga. El conjunto está empernado a una brida en el exterior de la carcasa de la cámara de combustión. La alimentación de combustible líquido de una tubería de suministro especial se activa en el punto adecuado en la secuencia de arranque, activando la válvula solenoide de corte de quemador. El combustible líquido entra a presión a través de un orificio fijo en la porción del quemador del conjunto, y mediante un chorro 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.73 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar de aire atomizador se convierte inmediatamente en un rociado de aerosol, dirigido a la corriente de combustible desde una boquilla adyacente en el conjunto de quemador. Una bujía de encendido eléctrica de alta energía sobresale hacia la corriente de combustible atomizado para proporcionar la chispa inicial que la enciende. La llama del quemador resultante se propaga en la cámara de combustión a través de un tubo que sobresale a través de los revestimientos de la cámara de combustión, y enciende el combustible atomizado que se inyecta de forma simultánea en la cámara de combustión a través de 12 inyectores de combustible líquido. El quemador recibe sus impulsos eléctricos de alta energía desde la excitatriz de encendido, que está montada en una caja a prueba de explosiones separada en el bastidor de base del conjunto turbogenerador. La excitatriz de encendido convierte 24 voltios CC en una serie de pulsaciones de alto voltaje que forman un arco a través de los electrodos del quemador. La válvula solenoide de corte del quemador se desenergiza cuando la turbina se ha encendido con éxito, cortando el suministro de combustible al quemador. Figura 6.33 Componentes del quemador de encendido 6.74 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) MÚLTIPLE E INYECTORES DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Los múltiples e inyectores constan de un múltiple divisor de flujo de combustible líquido, un múltiple de aire atomizador (aire de atomización), conjuntos de tubería del múltiple de combustible líquido a los tubos inyectores, conjuntos de tubería del múltiple de aire atomizador a los inyectores y 12 inyectores de combustible. El múltiple de combustible líquido, consta de una conexión de entrada de combustible y 12 conexiones de salida para los conjuntos de tubería del múltiple a los inyectores, que alimentan de combustible a los inyectores. El conjunto de tubos que conforman el múltiple de aire atomizador está ubicado alrededor de la carcasa de la cámara de combustión, empernado a la carcasa/caja de soporte de los cojinetes del rotor de la turbina. El múltiple incluye una protuberancia de entrada de aire y 12 boquillas de salida para la conexión de los conjuntos de tubería del múltiple a los inyectores. Doce conjuntos de tubería del múltiple a los inyectores alimentan aire atomizador a los inyectores de combustible. Durante la secuencia de arranque y hasta la velocidad de desembrague del arrancador (velocidad Ngp nominal de 65%), el sistema de aire atomizador suministra aire de atomización, utilizando el aire del taller del cliente a aproximadamente 100 lb/pulg2 manométricas. La válvula solenoide de 24 V CC (L350-1) se activa al comienzo de la secuencia de encendido para dirigir el suministro de aire externo al sistema. A la velocidad de desembrague del arrancador, cuando el compresor de la turbina es capaz de producir suficiente aire atomizador para los inyectores, se desenergiza la válvula solenoide para cortar el suministro de aire externo. Los doce inyectores de combustible están montados en protuberancias alrededor de la periferia de la carcasa de la cámara de combustión, y sobresalen en ángulo recto hacia adentro de la cámara de combustión. Los inyectores reciben combustible líquido y aire atomizador de sus respectivas conexiones del 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.75 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar múltiple, y dirigen el combustible atomizado hacia la cámara de combustión. Al alcanzar la velocidad de funcionamiento, los mezcladores de vórtice de chorro de aire ubicados en las puntas de los inyectores ciclonizan el aire primario del compresor alrededor de las toberas de los inyectores, mezclando el combustible y el aire en proporciones óptimas para lograr una combustión eficiente. Figura 6.34 Componentes de los inyectores del múltiple de combustible líquido DETECCIÓN DE EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA (FO940/S349) (OPCIONAL) Los conjuntos turbogeneradores que utilizan equipo para la recuperación de calor de desecho están equipados con un sistema de detección de extinción fortuita de la llama para minimizar las posibilidades de que ocurra un encendido explosivo en el conducto de escape. Tal evento podría ocurrir si la combustión se detiene cuando la condición de flujo de combustible es alta, que traería como resultado una acumulación de combustible en el área de la combustión. El presostato diferencial (S349) está conectado a la tubería de presión Pcd desde la carcasa del difusor de la turbina; un lado del presostato está directamente conectado a 6.76 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) la tubería de presión, mientras que el otro lado está conectado a través de un orificio (FO940). Si la presión Pcd es relativamente constante (o está cambiando a un régimen moderado), la presión diferencial en el presostato es baja, y éste permanece en su condición normal. Una disminución repentina en la presión Pcd hará que la presión diferencial en el presostato se incremente momentáneamente debido al efecto de retardo del orificio, transfiriéndose el presostato. Si esto ocurre al mismo tiempo que una señal del actuador de combustible igual o mayor que el 95% de su valor máximo, el sistema de control iniciará una parada rápida sin enclavamiento, con el mensaje EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA. DETECCIÓN DE EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA (FO940/S349) (OPCIONAL) Los conjuntos turbogeneradores que utilizan equipo para la recuperación de calor de desecho están equipados con un sistema de detección de extinción fortuita de la llama para minimizar las posibilidades de que ocurra un encendido explosivo en el conducto de escape. Tal evento podría ocurrir si la combustión se detiene cuando la condición de flujo de combustible es alta, que traería como resultado una acumulación de combustible en el área de la combustión. El presostato diferencial (S349) está conectado a la tubería de presión Pcd desde la carcasa del difusor de la turbina; un lado del presostato está directamente conectado a la tubería de presión, mientras que el otro lado está conectado a través de un orificio (FO940). Si la presión Pcd es relativamente constante (o está cambiando a un régimen moderado), la presión diferencial en el presostato es baja, y éste permanece en su condición normal. Una disminución repentina en la presión Pcd hará que la presión diferencial en el presostato se incremente momentáneamente debido al efecto de retardo del orificio, transfiriéndose el presostato. Si esto ocurre al mismo tiempo que una señal del actuador de combustible igual o mayor que el 95% de su valor máximo, el sistema de control iniciará una parada rápida sin enclavamiento, con el mensaje EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.77 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA SECUENCIA DE ARRANQUE CON LA BOMBA DE VFD Cuando termina la secuencia de giro de purga, y el arrancador comienza a acelerar la turbina a partir de la velocidad NGP de ciclo de purga del 20% hacia la velocidad NGP de desembrague del arrancador de 65%, ocurren una serie de acciones de forma simultánea, para suministrar combustible a la turbina y encenderla. A continuación se relacionan estas acciones: • Arranca la bomba de refuerzo de combustible líquido. (Debe desarrollar presión en un plazo de 5 segundos). • Arranca la bomba de combustible de alta presión. • Se abre la válvula de corte de combustible líquido • Se abre la válvula de corte del quemador • Se abre la válvula de corte de aire atomizador principal • Se abre la válvula de corte de aire atomizador del quemador • Se activa la excitatriz de encendido para encender el quemador La velocidad de la bomba de refuerzo de combustible líquido asciende escalonadamente, para hacer entrar a presión el combustible líquido a través del múltiple y los inyectores hacia la cámara de combustión. Al mismo tiempo, se enciende el quemador, el cual entonces enciende la mezcla de combustible/aire en la cámara de combustión. Dentro de un plazo de 15 segundos de estas acciones, la temperatura T5 de la turbina debe elevarse a un valor predeterminado (204,4C) (400F), de lo contrario se iniciará una parada rápida sin enclavamiento por FALLA DE ENCENDIDO. Observe también, que la bomba de refuerzo de combustible líquido debe desarrollar una presión aceptable dentro de un plazo de 5 segundos 6.78 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) de haberse iniciado el arranque. Si esto no ocurre, se producirá una parada rápida sin enclavamiento por FALLA DE LA BOMBA DE REFUERZO Al monitorear la temperatura T5, el sistema de control Turbotronic obtiene la verificación cuando se establece el encendido con éxito. A continuación, apaga la excitatriz de encendido, y desenergiza la válvula de corte del quemador para que se cierre, apagando el quemador. En este punto en la secuencia de arranque, la VFD reduce la rampa de velocidad de la bomba de combustible de alta presión para proporcionar un régimen de flujo de combustible que hace que la turbina alcance la velocidad de funcionamiento lo más rápido posible, pero dentro de límites de régimen de aceleración seguros. No obstante, la turbina debe alcanzar la velocidad de desembrague del arrancador, normalmente la velocidad NGP de 65%, dentro de un plazo de dos minutos después de la verificación del encendido. Si esto no ocurre, se producirá una parada rápida sin enclavamiento por FALLA DE ARRANQUE. Cuando se alcanza la velocidad de desembrague del arrancador, se desenergiza la válvula solenoide de aire atomizador, ya que el compresor de la turbina está produciendo todo el aire de atomización necesario para los inyectores. Simultáneamente, el accionador de frecuencia variable (VFD) recibe la orden de establecer la señal de la rampa de velocidad de la bomba de combustible de alta presión a su máximo valor, para acelerar la turbina a la velocidad de 100%. Esto ocurre ya sea en el control del regulador de velocidad o en el límite de temperatura, según qué modo consume menos combustible, determinado por el sistema de control Turbotronic. Al alcanzar aproximadamente la velocidad NGP,de 80%, se activa el regulador de voltaje del generador para producir la excitación para el generador. El voltaje resultante de salida del generador deberá subir al 85% del voltaje de régimen, como mínimo, dentro de un plazo de 10 segundos, de lo contrario, el sistema de control Turbotronic iniciará una parada con enfriamiento y enclavamiento por BAJA TENSIÓN DEL GENERADOR. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.79 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar La frecuencia nominal se alcanza a la velocidad NGP, de 100%, mientras que el voltaje del generador se habrá estabilizado a su valor de régimen nominal. El generador ahora ya está listo para recibir carga, como indica el mensaje “Listo para cargar” en el panel del anunciador digital. CONTROL DE COMBUSTIBLE Durante el funcionamiento normal, al voltaje y la frecuencia nominal, el generador, y por consiguiente, la turbina experimentará condiciones de carga variables. El sistema de control Turbotronic da la orden al VFD para hacer funcionar la bomba de combustible de alta presión a velocidades que mantendrán la frecuencia del generador dentro de sus límites específicos en todas las condiciones de carga. De forma alternativa, el modo de control puede seleccionarse para mantener una carga en kW predeterminada, siendo mantenida la frecuencia por el sistema de electricidad comercial al cual está conectado el generador. En cualquier caso, la entrada que necesita el VFD para alcanzar la condición requerida se obtiene mediante el transmisor de control de flujo de gas combustible, que compara la presión de combustible y la presión PCD con una serie de parámetros preprogramados en el software Turbotronic. El resultado de su cálculo se alimenta continuamente al VFD, el cual hace los ajustes de velocidad a la bomba de combustible de alta presión de alta presión a fin de mantener la frecuencia de salida de potencia del generador o la aceptación de la carga. SECUENCIA DE APAGADO La parada se puede iniciar en una de tres formas; • 6.80 Parada normal, iniciada ya sea de forma manual o mediante una señal de control externa, que incluye un período de enfriamiento, durante el cual se permite que la turbina funcione sin carga para reducir las temperaturas de funcionamiento de la turbina y del generador. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) • Parada por falla de enfriamiento que, por definición, no requiere que el combustible se corte de inmediato. Esta parada incluye un período de enfriamiento por el mismo motivo expresado anteriormente. • Parada rápida, iniciada ya sea por una falla grave, o por el accionamiento manual del botón pulsador de parada de emergencia. Este tipo de parada requiere interrupción inmediata del suministro de combustible a la turbina. Durante una parada normal, o por falla con enfriamiento, la carga se reduce automáticamente a un valor pequeño y luego el interruptor disyuntor del generador se abre para quitar la carga al generador. No obstante, el sistema de control Turbotronic mantiene la turbina funcionando a velocidad sin carga durante el período de enfriamiento, que por lo general es de 3 minutos. Al final del período de enfriamiento, se cierra la válvula de corte de combustible líquido, y se desconectan las bombas de alta presión y de refuerzo de combustible líquido. De forma simultánea, la válvula de purga de inversión de combustible líquido recibe la orden de abrirse durante un período de 20 segundos, durante el cual el combustible que no se ha utilizado en los inyectores y el múltiple de combustible se purga a la inversa hacia la tubería de drenaje por la presión PCD debilitada. Una parada rápida excluye el período de enfriamiento, y todas las acciones de la válvula se inician de inmediato. En cualquiera de los casos, el sistema de control Turbotronic traba un intento de rearranque, hasta que la velocidad de la turbina haya disminuido por debajo de la velocidad NGP de 15%. SECUENCIA DE ARRANQUE CON BOMBA DE COMBUSTIBLE DE CA DE VELOCIDAD CONSTANTE Cuando se pulsa el interruptor de arranque, el sistema de control activa la válvula de purga de combustible líquido (L345-1) durante 20 segundos para drenar los líquidos residuales de las tuberías de combustible. La bomba de refuerzo de combustible líquido también se activa y debe producir una presión predeterminada 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.81 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar (nominal de 6 lb/pulgada2), de lo contrario, se activará una parada rápida sin enclavamiento (BAJA PRESIÓN DE REFUERZO). La bomba de combustible líquido principal se activa y la válvula ELF344 "deriva" todo el combustible de regreso a la entrada de la bomba de combustible. Cuando la secuencia de giro de purga termina, tienen lugar los siguientes eventos: • La válvula ELF se coloca en la posición para el encendido inicial, se activan la válvula de corte de combustible principal L349-1, la válvula del quemador de combustible líquido L348-1 y la válvula de aire atomizador L350-1 para suministrar combustible líquido y aire a los inyectores y al quemador. • La excitatriz de encendido se activa y la bujía de encendido produce arcos en el conjunto de quemador para encender la mezcla de combustible/aire. La temperatura T5 debe alcanzar 204C (400F) en un plazo de 10 segundos, de lo contrario se inicia una parada rápida sin enclavamiento por FALLA DE ENCENDIDO. Una vez que la temperatura T5 de 204,4C (400F) (encendido inicial) se haya establecido, la válvula del quemador de combustible líquido y el circuito de encendido se desenergizan. La válvula ELF344 se abre de acuerdo con el programa de la rampa de arranque. Con la ayuda del sistema de arranque, la turbina acelera ahora y tiene que alcanzar la velocidad NGP de 65% (velocidad de desembrague del arrancador) en un plazo de 120 segundos, de lo contrario se inicia una parada rápida sin enclavamiento por FALLA DE ARRANQUE. A la velocidad NGP de 65%, se desenergiza el sistema de arranque. El compresor de la turbina ahora puede suministrar el aire atomizador a los inyectores. A medida que aumenta la velocidad de la turbina, la válvula ELF344 dosifica el combustible de acuerdo con las pendientes de velocidad en el controlador lógico programable. A medida que se alcanza la velocidad de régimen, los controles cambian de una 6.82 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) curva de aceleración al control de velocidad. El régimen de flujo de combustible se ajusta ahora para mantener la velocidad de la turbina dentro de los límites de temperatura T5 entre cero y la carga plena especificada. Al alcanzar la velocidad de 80%, el sistema de control activa el regulador de voltaje automático (AVR). Al alcanzar el 90% más 10 segundos, el generador deberá haber producido el 85% de su voltaje de régimen, de lo contrario, se inicia una parada con enclavamiento y con enfriamiento por BAJA TENSIÓN DEL GENERADOR. SECUENCIA DE APAGADO La unidad puede pararse ya sea en el modo normal (con enfriamiento) o, en caso de una falla grave, en el modo de parada rápida. En el caso de una parada normal o por falla con enfriamiento, la carga se reduce automáticamente a un valor pequeño y luego se abre el interruptor disyuntor del generador, y el sistema de control mantendrá a la turbina a la velocidad sincrónica durante el intervalo del temporizador de enfriamiento (normalmente 3 minutos). Al concluir el período de enfriamiento, se cierra la válvula de corte de combustible principal. Se inicia la secuencia estándar de poslubricación, para suministrar flujo de aceite de poslubricación a la turbina y al generador durante el intervalo del temporizador de poslubricación. Se abre la válvula de purgado de combustible líquido por un intervalo de 20 segundos para proveer una vía de drenaje de combustible residual en el múltiple y los inyectores. Una parada rápida, iniciada manualmente o como resultado de una secuencia de parada rápida por falla, causará que se dispare el interruptor disyuntor y que se lleve a cabo de inmediato la secuencia de corte de combustible descrita anteriormente. La secuencia de poslubricación se activa a medida que la velocidad y/o la presión de aceite lubricante disminuye durante el giro libre. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.83 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar SECUENCIA DE ARRANQUE PARA LOS SISTEMAS VLF931 Cuando se pulsa el interruptor de ARRANQUE, el sistema de control activa la válvula de purgado de combustible líquido L345-1, la válvula de recirculación de combustible líquido (L347-1), y la bomba de refuerzo de combustible líquido. En este momento se activan dos temporizadores lógicos: uno de 5 y otro de 20 segundos. Si la presión de combustible del presostato S387-2 (conectado a la entrada de la bomba de combustible líquido de alta presión) no logra alcanzar el punto de ajuste de transferencia (nominal de 6 lb/pulg2 manométricas) antes de que finalice su conteo el temporizador de 5 segundos, el sistema de control iniciará una parara rápida sin enclavamiento por BAJA PRESIÓN DE REFUERZO. El temporizador de 20 segundos establece un intervalo para el sistema de purgado de combustible líquido. Cuando finaliza el intervalo del temporizador, se desenergiza la válvula solenoide, y se cierra la válvula de purgado. Hasta aquí los eventos que ocurren en el sistema de combustible hasta el final de la secuencia de giro de purga de la turbina. Cuando termina la secuencia de giro de purga y la turbina se encuentra a la velocidad Ngp de 15%, se inicia la secuencia de encendido. En este momento, ocurren los siguientes eventos: 6.84 • La señal al actuador electrohidráulico de combustible se ajusta a su valor máximo (la válvula dosificadora de combustible, no obstante, se mantiene en una posición de bajo flujo mediante la entrada del actuador de presión Pcd al conjunto de varillaje de control de combustible, debido a que la presión Pcd está a bajo nivel en este momento). • La válvula de recirculación de combustible líquido se desenergiza y se cierra por el resorte de retorno. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) • El solenoide de corte de combustible principal (L349-1), el solenoide del quemador de combustible líquido (L348-1), y el solenoide de aire atomizador (L350-1) se activan para suministrar combustible líquido al múltiple y a los inyectores y al conjunto de quemador de encendido, así como aire atomizador al quemador y a los inyectores. • La excitatriz de encendido se activa y la bujía de encendido produce arcos en el conjunto de quemador para encender la mezcla de combustible/aire. Al mismo tiempo, un temporizador de 10 segundos en la lógica de control inicia su temporización de la secuencia de encendido. Si el sistema de control no detecta que ha ocurrido el encendido antes de que caduque el intervalo del temporizador, el sistema iniciará una parada rápida sin enclavamiento, con el mensaje FALLA DE ENCENDIDO . Cuando el sistema de control detecta que la temperatura T5 ha alcanzado los 204,4C (400F), se desenergizan el solenoide del quemador de combustible líquido y la excitatriz de encendido, y la señal electrónica al actuador electrohidráulico de combustible comienza a aumentar de manera uniforme a un régimen predeterminado para acelerar la turbina hasta la velocidad de funcionamiento. Durante la aceleración, el sistema de control limita la señal de la rampa de combustible para evitar sobrepasar la velocidad o los niveles de temperatura máximos programados de la turbina. Al aumentar la velocidad de la turbina, y el correspondiente aumento de la presión Pcd, el actuador de presión Pcd permitirá de forma progresiva que la señal electrónica al actuador electrohidráulico de combustible tenga una mayor influencia en la programación de combustible. También en el encendido inicial, un temporizador lógico con intervalo de 2 minutos inicia su conteo. Si la turbina no logra alcanzar la velocidad de 65% antes de que finalice el intervalo de 2 minutos, el sistema de control iniciará una parada rápida sin enclavamiento, con el mensaje FALLA DE ENCENDIDO. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.85 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar A la velocidad de desembrague del arrancador, se desenergiza el solenoide de aire atomizador (L350-1); el compresor de la turbina es capaz en este momento de suministrar aire atomizador a los inyectores. También en este punto, la señal de rampa de arranque se encuentra fijada en su máximo valor, al mismo tiempo que el programa de control desarrolla la señal electrónica de control hacia el actuador electrohidráulico para acelerar la turbina hasta la velocidad sincrónica (100%), con la velocidad y la temperatura con efecto superpuesto. La lógica de "compuerta mínima" en el programa de control selecciona el modo de control que requiere de menos flujo de combustible. Al alcanzar la turbina la velocidad de 80%, el sistema de control activa el regulador de voltaje automático, que comienza a controlar el voltaje de salida del generador hasta el nivel establecido por la posición del reóstato de ajuste de voltaje (VAR). Al alcanzar la velocidad de 90%, un temporizador lógico de 10 segundos inicia su conteo. Si el generador no puede producir el 85 por ciento de su voltaje de régimen antes de que se complete el intervalo de temporizador, el sistema de control iniciará una parada de enfriamiento con enclavamiento y anunciará el mensaje de: BAJA TENSIÓN DEL GENERADOR. Cuando la unidad se ha estabilizado a la velocidad sincrónica con la salida de voltaje del generador nominal, se puede cargar el generador, ya sea si se cierra de forma manual el interruptor disyuntor del generador, o se activa la función de sincronización automática (si está instalada). Cuando se aplica la carga al generador, el sistema de control colocará el actuador de combustible en posición para mantener la velocidad sincrónica o una carga de kW preestablecida, dependiendo del modo de control seleccionado. SECUENCIA DE APAGADO La unidad puede pararse ya sea en el modo normal (con enfriamiento) o, en caso de una falla grave, en el modo de parada rápida. En el caso de una parada normal o por falla con enfriamiento, la carga se reduce automáticamente a un valor pequeño y 6.86 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) luego se abre el interruptor disyuntor del generador, y el sistema de control mantendrá a la turbina a la velocidad sincrónica durante el intervalo del temporizador de enfriamiento (normalmente 3 minutos). Al terminar el período de enfriamiento, la válvula de corte de combustible se cierra y se abre la válvula de recirculación de combustible líquido. Se inicia la secuencia estándar de poslubricación, para suministrar flujo de aceite de poslubricación a la turbina y al generador durante el intervalo del temporizador de poslubricación. Se abre la válvula de purgado de combustible líquido por un intervalo de 20 segundos para proveer una vía de drenaje de combustible residual en el múltiple y los inyectores. Una parada rápida, iniciada manualmente o como resultado de una secuencia de parada rápida por falla, causará que se dispare el interruptor disyuntor y que se lleve a cabo de inmediato la secuencia de corte de combustible descrita anteriormente. La secuencia de poslubricación se activa a medida que la velocidad y/o la presión de aceite lubricante disminuye durante el giro libre. Cuando la velocidad de la turbina disminuye por debajo del 15%, inicia su conteo un temporizador lógico de 60 segundos (Reinicio). Cuando se agota el intervalo, se desactiva la bomba de refuerzo de combustible líquido, y el sistema se prepara para la siguiente secuencia de arranque. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.87 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar NOTAS: 6.88 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE Los elementos individuales del sistema de doble combustible funcionan de la misma manera que los elementos correspondientes de los sistemas de gas combustible y de combustible líquido. Los siguientes párrafos describen el funcionamiento del sistema durante las secuencias manual y automática de transferencia de combustible. SECUENCIA DE TRANSFERENCIA MANUAL DE COMBUSTIBLE Transferencia de gas combustible a combustible líquido Con la unidad funcionando con gas combustible, la transferencia a funcionamiento con combustible líquido se inicia al pulsar momentáneamente el botón pulsador de selección de combustible líquido (S142) ubicado en el panel de control del operador, o el botón pulsador de selección de combustible líquido remoto (S542) en caso de estar instalado. Los siguientes eventos ocurren para completar la secuencia de transferencia de combustible: NOTA Para comenzar a transferir combustible, la velocidad del productor de gas tiene que estar al 90% o por encima de ella. 9080 • Arrancan la bomba de refuerzo de combustible y la bomba de combustible principal. • Se ilumina la lámpara indicadora de selección de combustible líquido (DS142), y se apaga la lámpara indicadora de selección de gas combustible (DS141). • El solenoide de corte de combustible principal (L349-1) se activa, y la válvula de corte y recirculación (V2P932-1) se transfiere a la posición abierta para dirigir el combustible líquido hacia el múltiple y los inyectores de combustible líquido. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.89 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar • La señal a la válvula de control de combustible líquido está ajustada a cero. • Un temporizador lógico de 5 segundos inicia su conteo, para medir el incremento de la presión del combustible líquido. Si el intervalo del temporizador termina antes de que la presión del combustible haga que se transfiera el presostato de alarma por baja presión de combustible líquido (TP387), se inhibirá la transferencia de combustible, y se iniciará una alarma, con el mensaje: PERMANECER EN GAS COMBUSTIBLE, FALLA DE PRESIÓN DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO. Será necesario pulsar el botón pulsador de REPOSICIÓN antes de intentar otra transferencia. • Otro temporizador inicia su conteo, para retardar el proceso de transferencia mientras que el múltiple de combustible líquido se llena con combustible. El intervalo del temporizador varía entre 17 y 40 segundos, de acuerdo con la velocidad del productor de gas. Cuando se termina el intervalo del temporizador de llenado del múltiple de combustible líquido, ocurren los siguientes eventos: • 6.90 Un temporizador lógico de 10 segundos inicia su conteo para medir el tiempo del proceso de transferencia de la señal de control de combustible. Bajo la influencia de este temporizador, la señal que va al actuador electrohidráulico de gas combustible (L344-1 o ELF344) desciende de su valor actual a cero, mientras que la señal al actuador de combustible líquido ELF344 o P931 aumenta desde cero hacia el valor actual (vea la Figura 6.35). Durante esta TRANSICIÓN, la turbina funciona con ambas fuentes de combustible, y el programa de control continúa imponiendo los límites de control de velocidad y temperatura sobre el programa de combustible. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Figura 6.35 Diagrama de transferencia de doble combustible Al final del intervalo de transferencia de diez segundos, la señal que va al actuador de gas combustible estará en su valor mínimo, y la señal que va al actuador de combustible líquido estará al punto de ajuste requerido para soportar la carga actual. Al agotarse el intervalo del temporizador se inician los siguientes eventos: • La válvula solenoide primaria de corte de gas combustible (L341-1) y la válvula solenoide secundaria de corte de gas combustible (L342-1 o EGF344) se desenergizan, transfiriendo las válvulas piloto para cerrar válvulas primaria y secundaria de corte de gas combustible EGF344. El proceso de transferencia de combustible ya ha terminado, y la unidad está funcionando con combustible líquido. Transferencia de combustible líquido a gas combustible Al igual que con la transferencia de gas combustible a combustible líquido, la unidad tiene que estar a la velocidad Ngp de 90% o por encima de ella, para 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.91 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar habilitar el proceso de transferencia. Se inicia la transferencia al pulsar momentáneamente el botón pulsador de selección de gas combustible (S141), o el botón pulsador de selección de gas combustible remoto (S541) en caso de estar instalado. Ocurrirán los siguientes eventos: 6.92 • Se ilumina la lámpara indicadora de selección de gas combustible (DS141), y la lámpara indicadora de selección de combustible líquido (DS142) se apaga. • Se activan el solenoide de la válvula primaria de corte de gas combustible (L341-1) y los solenoides de las válvulas secundarias de corte de gas combustible (L342-1 y L342-2) para abrir las válvulas primaria y secundaria de corte de gas combustible. Si se utiliza la válvula EGF344, se pondrá en la posición de funcionamiento para la transferencia. • Un temporizador lógico de diez segundos empieza a contar su intervalo, para permitir que el sistema de gas combustible se llene con gas combustible nuevo y se expulse el aire del sistema. • En unidades que constan de un sistema de acondicionamiento de combustible, un presostato de gas combustible, ubicado en el patín de tratamiento de combustible (S586-1), se transferirá cuando la presión del gas combustible esté por encima del punto de ajuste mínimo para el funcionamiento de la unidad. Un temporizador lógico de dos segundos empieza a contar su intervalo al iniciarse la transferencia; si el presostato no se transfiere, o se vuelve a transferir antes de que caduque el intervalo del temporizador, el programa de control anunciará una alarma con el siguiente mensaje: BAJA PRESIÓN DE GAS COMBUSTIBLE FUERA DEL PATÍN, y se inhibirá la transferencia de combustible. Antes de que se pueda intentar otra transferencia de combustible, será necesario pulsar el botón pulsador REPOSICIONAR en el panel de control del operador. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) • La señal al actuador electrohidráulico de gas combustible (L344-1) se ajusta a cero para colocar la válvula de estrangulamiento de gas combustible en la posición de flujo mínimo. EGF344 se colocará en la misma posición. Cuando se termina el intervalo de diez segundos del temporizador de retardo de gas combustible, ocurren las siguientes acciones: • El temporizador lógico de transferencia de combustible empieza a contar su intervalo de diez segundos, y las señales electrónicas a los actuadores de gas combustible y de combustible líquido empiezan su transición para incrementar la señal al actuador de gas combustible a lo largo de una rampa desde cero hasta el nivel de demanda de combustible actual, y reducir la señal al actuador/válvula de combustible líquido hasta cero. El proceso se muestra en la Figura 6.35. Durante este período, la unidad funciona con ambas fuentes de combustible, y el sistema de control continúa el control de la señal de demanda de combustible para mantener los límites de control de velocidad, de temperatura, y el control del manejo de la carga. Cuando el temporizador de transferencia de combustible termina de contar su intervalo, el sistema de control desenergiza el solenoide de la válvula de corte de combustible líquido (L349-1) y las bombas principal y de refuerzo de combustible. La válvula de corte y recirculación (V2P932-1) se transfiere a la posición de recirculación, lo cual da por resultado el corte de combustible líquido al múltiple y a los inyectores de combustible líquido. Cinco segundos más tarde, el solenoide de la válvula depurgado de combustible líquido (L345-1) se activa durante un período de veinte segundos para drenar los líquidos residuales del múltiple y los inyectores de combustible líquido. Al final del intervalo de veinte segundos, se desenergiza el solenoide de la válvula de purgado, concluyendo el proceso de transferencia de combustible. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.93 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar TRANSFERENCIAS AUTOMÁTICAS DE COMBUSTIBLE Transferencia de gas combustible a combustible líquido La transferencia automática del funcionamiento de gas combustible a combustible líquido se inicia mediante un presostato opcional (S586-1) proporcionado por el cliente, instalado fuera del patín en la tubería de suministro de gas combustible. El presostato se transferirá a medida que la presión del gas combustible sobrepasa el punto de ajuste bajo del presostato, y se volverá a transferir cuando la presión del gas combustible disminuye a un nivel inferior al punto de ajuste. La caída de presión del gas combustible es la acción que inicia la transferencia automática de combustible. La retransferencia del presostato S586-1 tiene el mismo efecto que el hecho de pulsar el botón pulsador de selección de combustible líquido (vea transferencia manual de gas combustible a combustible líquido dado anteriormente), excepto que se anunciará la alarma de BAJA PRESIÓN DE GAS COMBUSTIBLE FUERA DEL PATÍN. NOTA Una repentina pérdida de presión de gas combustible probablemente dará lugar a una extinción fortuita de la llama o una parada por velocidad insuficiente, debido a que es poco probable que el sistema de combustible líquido se pueda activar a tiempo para mantener la combustión. Transferencia de combustible líquido a gas combustible La transferencia automática de combustible líquido a gas combustible se inicia al ocurrir una reducción de la presión de combustible líquido por debajo del punto de ajuste del presostato de alarma de baja presión de combustible líquido (S387-1), nominal de 10 lb/pulg2 manométricas. Si la presión de combustible líquido cae por debajo de este punto de ajuste, un temporizador lógico de 5 segundos 6.94 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) empieza a contar su intervalo; si termina el intervalo del temporizador, el sistema de control seleccionará el funcionamiento con gas combustible y la secuencia de transferencia proseguirá de igual manera como si se hubiera iniciado una transferencia manual. En este caso, se anunciarán las alarmas por baja presión de refuerzo de combustible líquido y permanecer con gas combustible, baja presión de combustible líquido. NOTA Debido a que la causa más probable de pérdida de presión de combustible líquido se debe a una falla de la bomba de combustible, hay grandes posibilidades de que ocurra una extinción fortuita de la llama antes de que pueda concluir la transferencia. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.95 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar NOTAS: 6.96 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) ACTIVIDAD DEL ESTUDIANTE 1. Describir la función del sistema de doble combustible. _____________________________________________ _____________________________________________ 2. 3. 4. 9080 Para iniciar una transferencia de gas combustible a combustible líquido o de combustible líquido a gas combustible, la velocidad de la turbina: A. Debe estar por debajo del 90% B. Debe estar por encima del 90% C. Debe ser una velocidad sincrónica D. Debe estar por encima del 65% Para iniciar una secuencia de transferencia de combustible, primero es necesario reducir la carga en el generador hasta un 50% de carga máxima. A. Verdadero B. Falso Después de una transferencia con éxito de combustible líquido a gas combustible, la válvula de purgado de combustible líquido (L345-1): A. Se activa 5 segundos después de que se cierre el solenoide de corte de combustible líquido (L349-1), luego se desenergiza después de transcurridos 20 segundos. B. Permanece abierta hasta que se selecciona el funcionamiento en combustible líquido. C. Se activa durante 10 segundos, y luego se desenergiza. D. Permanece cerrada hasta que se para la unidad. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.97 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) 5. Capacitación técnica de Solar Debido a que la causa más probable de una transferencia automática de combustible líquido a gas combustible es _____________________________________________ ____________________________________________ , Hay una alta probabilidad de que pueda ocurrir una extinción fortuita de la llama antes de que se complete la transferencia. 6.98 A. una condición de alta temperatura (T5) en la turbina B. una condición de carga transitoria grande. C. una fuga de presión Pcd. D. una falla en la bomba de combustible líquido de alta presión. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) NOTAS: 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.99 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar NOTAS: 6.100 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) CLAVE DE RESPUESTAS 9080 1. El sistema de doble combustible entrega gas combustible o combustible líquido a la presión y régimen de flujo requeridos a los inyectores de combustible en la cámara de combustión de la turbina. 2. B 3. Falso 4. A 5. D © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.101 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) Capacitación técnica de Solar NOTAS: 6.102 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 6.103 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE (Taurus 60 gspg) 6.104 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO OBJETIVOS Al terminar esta sección el estudiante podrá: 1. Establecer el propósito del sistema de combustible líquido. 2. Identificar correctamente en una gráfica los principales componentes del sistema de combustible líquido. 3. Describir la secuencia de funcionamiento del sistema de combustible líquido. 4. Explicar la función de cada componente principal dentro del sistema de combustible líquido. OBJETIVO El sistema de combustible líquido controla el combustible líquido suministrado al conjunto turbogenerador en forma tal que garantice la entrega de combustible, a los regímenes de presión y flujo correctos, al sistema de combustión de la turbina, según corresponda, para mantener el funcionamiento del conjunto turbogenerador a las condiciones de velocidad y carga requeridas. El combustible se programa así automáticamente durante la secuencia de arranque, a medida que la turbina acelera a plena velocidad, y después se regula para controlar la velocidad y carga de la turbina durante el funcionamiento. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.1 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar En la parada de la turbina el sistema de combustible líquido corta el suministro de combustible a la turbina. DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA Sistema de refuerzo de combustible El combustible líquido limpio se envía a presión desde una fuente fuera del conjunto turbogenerador, a través de un colador limpiable, a la conexión de entrada de combustible en el borde del patín. Idealmente, el combustible se presioniza en su fuente, pero se suministra con más frecuencia desde un sistema de alimentación por gravedad, tal como un tanque de almacenaje, el cual no lo entrega a la presión necesaria. Por consiguiente, por lo general se instala un módulo de bomba de refuerzo de combustible fuera del patín, corriente arriba de la conexión de combustible líquido del conjunto turbogenerador, para aumentar la presión de combustible al nivel requerido por el sistema de combustible líquido. La bomba de refuerzo de combustible de tipo engranaje rotativo impulsada por motor eléctrico suministra combustible líquido a la presión requerida a la entrada del sistema de filtro doble de baja presión, el cual está también en el módulo de la bomba de refuerzo de combustible. Se puede seleccionar cada filtro por medio de una válvula selectora manual, lo que permite realizar el mantenimiento en el filtro fuera de servicio. La salida del sistema de filtro está conectada a la conexión de entrada de combustible líquido del conjunto turbogenerador. De allí el combustible líquido pasa al lado de entrada de la bomba principal de combustible líquido impulsada por motor eléctrico. El transmisor de presión de refuerzo de combustible líquido está roscado en esta sección de la tubería de combustible para permitir que el sistema de control Turbotronic monitoree la presión del combustible de entrada. Sistema de combustible de alta presión La bomba principal de combustible líquido se controla mediante el sistema de control Turbotronic, utilizando un controlador del accionador de frecuencia variable 7.2 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO (VFD), para controlar cuidadosamente el flujo de combustible variando la velocidad de la bomba durante todas las fases del funcionamiento del conjunto turbogenerador. El combustible líquido del lado de descarga de la bomba principal de combustible líquido pasa a través del filtro de alta presión, después a través del transmisor de medición de combustible líquido, el cual envía los datos de flujo al sistema de control Turbotronic por medio de una señal de 4 -20 mA. Estos datos se combinan con las entradas recogidas de otras fuentes, para calcular y ajustar los comandos de velocidad a la bomba principal de combustible líquido. Otras entradas utilizadas para este propósito incluyen la temperatura del aire ambiente, la velocidad de la turbina, la temperatura T5 de la turbina, las rampas de encendido y arranque y las señales de compartimiento de carga. El suministro de combustible a los inyectores y al sistema del quemador de encendido se controla mediante la válvula de corte de combustible líquido operada por aire piloto. El aire piloto entra al actuador de la válvula, para abrir la válvula, cuando la válvula solenoide piloto de corte de combustible líquido es activada por el sistema de control Turbotronic, en un punto apropiado en la secuencia de arranque. El aire piloto se obtiene del suministro de aire auxiliar, que es también la fuente del aire atomizador. El combustible del quemador se toma corriente abajo de la válvula de corte de combustible líquido. El flujo al quemador se controla mediante la válvula solenoide de corte de quemador de combustible líquido, la cual se activa para abrirse al mismo tiempo que la válvula de corte de combustible líquido. Sistema de aire atomizador A medida que se inyecta combustible líquido en la cámara de combustión, es interceptado por una corriente de aire presionizado para convertirlo en una pulverización similar al aerosol que es necesaria para una combustión óptima. El aire utilizado en este proceso se conoce como aire de atomización y el sistema que lo proporciona se conoce como aire atomizador. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.3 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar Los inyectores de combustible líquido están diseñados especialmente para incluir un conducto de aire que dirige el aire atomizador a la corriente de combustible líquido en la punta del inyector. El aire atomizador se envía a los inyectores a través de un múltiple de aire atomizador separado. El aire atomizador lo necesita también el quemador durante la secuencia de encendido. Durante el funcionamiento normal el aire atomizador se suministra desde el aire de descarga del compresor (PCD) , pero durante la secuencia de arranque, la presión de aire PCD es demasiado baja, de manera que se necesita una fuente externa de aire comprimido. Por lo general éste es aire del taller, el cual sólo se necesita para el corto tiempo que le lleva a la turbina alcanzar la velocidad de desembrague del arrancador. El aire atomizador externo se alimenta inicialmente al múltiple de aire atomizador a través de una válvula solenoide y un regulador de presión. La válvula solenoide se controla mediante el sistema de control Turbotronic de manera que cuando la velocidad de la turbina alcanza la velocidad NGP de 65%, y la presión de aire PCDes suficientemente alta, el solenoide se desenergiza para cerrar la válvula, cortando el suministro de aire externo. 7.4 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Figura 7.1 Diagrama esquemático de los sistemas aire atomizador COMPONENTES DEL SISTEMA El sistema de combustible líquido incluye los componentes siguientes (vea las Figuras 6-2 y 6-3 para las ubicaciones de los componentes principales): 9080 • El filtro de entrada de combustible líquido • La bomba de refuerzo de combustible líquido • Los filtros de combustible de baja presión con válvula selectora de filtro • El transmisor de presión de refuerzo de combustible • La bomba de combustible de alta presión y el controlador del accionador de frecuencia variable © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.5 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar • El filtro de alta presión con indicador de alta presión diferencial integrado • El transmisor de medición de flujo de combustible • La válvula de corte de combustible líquido operada por piloto • La válvula de corte de quemador accionada por solenoide • La válvula de control de purgado de combustible líquido operada por piloto • La válvula de corte de aire atomizador de quemador accionada por solenoide • La válvula principal de corte de aire atomizador accionada por solenoide • El múltiple y los inyectores de combustible líquido • El múltiple de aire atomizador • El conjunto de quemador de encendido Figura 7.2 El conjunto de refuerzo de combustible líquido 7.6 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Figura 7.3 Los componentes del sistema de combustible líquido FILTRO DE REFUERZO Aunque se debe suministrar combustible líquido limpio para la turbina, existe siempre la posibilidad de que pueda ocurrir contaminación durante las muchas etapas de manejo del combustible. El filtro de refuerzo protege al sistema de combustible contra la introducción de partículas sólidas mayores de 75 micras. El filtro es una unidad tipo recipiente con un elemento filtrante reemplazable de malla de 75 micras. Una cubierta de recipiente desmontable permite el acceso al elemento filtrante. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.7 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar BOMBA DE REFUERZO DE COMBUSTIBLE La bomba de refuerzo es una bomba de tipo engranaje, impulsada por un motor eléctrico trifásico de CA. El voltaje del motor y la clasificación de frecuencia son seleccionados para que sean compatibles con el voltaje de suministro eléctrico local. El régimen de la bomba es de 12 galones por minuto con una presión de descarga de 25 lb/pulgada2 manométricas. La presión es monitoreada por el transmisor de presión de refuerzo de combustible líquido, y si no aumenta por encima de un punto de ajuste preestablecido en un período de 5 segundos después de la activación de la bomba, se anunciará una alarma de FALLA DE LA BOMBA DE REFUERZO. El transmisor está calibrado a 8 lb/pulgada2 manométricas para la alarma y 4 lb/pulgada2 manométricas para la parada. SISTEMA DE FILTRO DE BAJA PRESIÓN El sistema principal de filtrado de combustible líquido atrapa partículas mayores de 10 micras, las cuales causarían daños a los componentes de poca tolerancia del sistema de combustible. Se proporciona un conjunto doble de filtros, el cual permite que un filtro esté en línea mientras que el segundo filtro se mantiene en reserva. Si los contaminantes en el combustible hacen que la presión diferencial a través del elemento filtrante en línea aumente a 15 lb/pulgada2 diferenciales, los contactos del presostato diferencial del filtro de combustible se transferirán indicándole al sistema de control Turbotronic que anuncie una alarma de ALTA PRESIÓN DIFERENCIAL DEL FILTRO DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO. El filtro de reserva se puede transferir entonces en línea, y sacar de línea el filtro sucio mediante la operación manual de la válvula de transferencia de cambio de filtro de tres posiciones. Esta característica permite que el operador no tenga que parar la turbina, ya que se puede programar el cambio del elemento filtrante sucio para un momento conveniente en el programa de mantenimiento, cuando se saca la turbina de servicio. 7.8 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Cómo reemplazar un elemento filtrante Por razones de seguridad, esta operación sólo se debe realizar cuando la turbina está parada y fría. Drene todo el combustible del recipiente del filtro fuera de servicio abriendo la válvula de drenaje ubicada en la parte inferior del cuerpo de filtro y recoja el líquido en un receptáculo adecuado. No vuelva a usar este combustible, deséchelo en una forma aprobada. Abra el venteo ubicado en la parte superior del recipiente para permitir que el aire reemplace al combustible a medida que se drena. Cuando el recipiente esté completamente vacío, abra la cubierta superior, desmonte el elemento filtrante usado y reemplácelo con uno nuevo. Después de instalar un nuevo elemento filtrante en el recipiente fuera de servicio, cierre la válvula de drenaje, pero deje el venteo abierto. Cebe el filtro al que se le dio mantenimiento operando la válvula de transferencia de cambio de filtro para ponerlo temporalmente en servicio, después haga funcionar la bomba de refuerzo para llenarlo con combustible líquido fresco. Recoja el líquido que sale por el venteo abierto en un recipiente adecuado y observe el flujo hasta que sea una corriente uniforme, después cierre el venteo y apague la bomba de refuerzo. Por último, opere la válvula de transferencia de cambio de filtro para poner el filtro original de nuevo en servicio. El filtro reemplazado está ahora en reserva, listo para usarlo cuando se necesite. NOTA El filtro de reserva debe ser cebado con combustible líquido después de instalar un nuevo elemento filtrante. De lo contrario, la turbina estará privada momentáneamente de combustible, y probablemente se pare, cuando se ponga en servicio el filtro de reserva vacío. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.9 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar TRANSMISOR DE PRESIÓN DE REFUERZO DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO La presión de descarga de la bomba de refuerzo de combustible se monitorea mediante el transmisor de presión de refuerzo de combustible líquido montado en el bastidor de base. La potencia de salida de 4-20 mA que sale del transmisor al sistema de control Turbotronic es proporcional a una presión de combustible de 0-100 lb/pulg2 manométricas. Una presión de refuerzo de 4 lb/pulg2 manométricas o inferior iniciará una parada con enfriamiento y sin enclavamiento cuando la secuencia de arranque haya alcanzado la fase de encendido, y una presión en la gama de 8 - 4 lb/pulg2 manométricas iniciará una alarma. Estas condiciones se anunciarán como BAJA PRESIÓN DE REFUERZO DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO. BOMBA PRINCIPAL DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO La bomba principal de combustible líquido es una bomba de alta presión de tipo engranaje y desplazamiento positivo, impulsada por un motor eléctrico trifásico de CA. La velocidad del motor se controla mediante un controlador del accionador de frecuencia variable (VFD), que a su vez se controla mediante las señales de control de secuencia y velocidad provenientes del sistema de control Turbotronic. Este VFD es una versión más pequeña del VFD utilizado para controlar el arrancador de CA, pero el principio de funcionamiento es idéntico. Una resistencia amortiguadora está interpuesta entre el motor y el VFD para disipar la energía rotacional del motor cuando el sistema de control Turbotronic exige una desaceleración rápida. Esta bomba es el principal elemento de control de velocidad/carga en el sistema de combustible líquido, ya que el flujo de combustible másico a la turbina está directamente relacionado con su velocidad. El régimen al cual se entrega combustible a la turbina se controla solamente variando la velocidad de la bomba, a través del VFD, en respuesta a las demandas de velocidad y carga del sistema de control Turbotronic. 7.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO No se necesita ningún otro tipo de dispositivo de estrangulamiento para el control de la turbina cuando funciona con combustible líquido. La bomba está diseñada para entregar un mínimo de 10 galones de combustible líquido por minuto, a una velocidad de 3,000 rpm, y una presión de descarga de 700 lb/pulg2 manométricas. El motor se energiza por primera vez cuando se inicia la fase de encendido de la secuencia de arranque. Durante la fase de encendido la velocidad de la bomba aumenta en pendiente para forzar al combustible líquido a través del múltiple y de los inyectores hacia la cámara de combustión. Después, a continuación de un encendido con éxito, el VFD reduce el régimen de rampa de velocidad de la bomba para proporcionar un régimen de flujo de combustible que lleve a la turbina a la velocidad de funcionamiento lo más rápidamente posible, dentro de límites de régimen de aceleración seguros. A la velocidad de la turbina de 90% el modo del regulador de velocidad toma el control de la programación del combustible, de esta manera se controla la velocidad de la bomba para mantener el punto de ajuste de velocidad y carga seleccionado. Una válvula de alivio está conectada a través de la bomba para protegerla, al igual que a sus tuberías asociadas, de sobrepresión en caso de una falla del sistema. La válvula de alivio está diseñada para que abra a 1050 lb/pulg2 manométricas para aliviar la presión de descarga de la bomba hacia el extremo de succión. FILTRO DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO DE ALTA PRESIÓN El filtro de combustible líquido de alta presión está instalado entre la bomba principal de combustible líquido y el medidor de flujo de combustible. El filtro incluye un elemento limpiable de 25 micras, y está equipado con un indicador tipo eyector que se activa cuando la presión diferencial en el filtro alcanza 35 lb/pulgada2 diferenciales. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.11 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar VÁLVULA DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE Válvula de corte de combustible líquido principal La válvula de corte de combustible líquido principal es una válvula de 2 canales operada por piloto que es mantenida normalmente cerrada por presión de resorte. La válvula es operada por aire piloto proveniente del suministro de aire atomizador regulado, el cual es controlado por la válvula solenoide piloto de corte de combustible líquido. El sistema de control Turbotronic ordena a la válvula que se abra mediante la activación de la válvula solenoide piloto de corte de combustible líquido. Esto aplica presión de aire piloto al actuador y, simultáneamente, cierra la lumbrera a la tubería de venteo de escape piloto. La presión de aire piloto supera la presión de resorte, haciendo que la válvula se abra completamente. El flujo de combustible líquido a la turbina se corta al desactivar la válvula solenoide piloto de corte de combustible líquido. Esto corta la presión de aire piloto y ventea al actuador de la válvula de corte de combustible líquido. La válvula se cierra bajo la presión de resorte y una característica de escape rápido incorporada a la válvula piloto garantiza que esta acción tenga lugar con rapidez. Figura 7.4 Válvula de corte de combustible líquido principal 7.12 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Válvula de purgado inverso de combustible líquido principal La válvula de purgado inverso de combustible líquido principal es una válvula de esfera de 2 canales operada por piloto, conectada entre la tubería de suministro del múltiple de combustible principal y la tubería de drenaje de combustible. Es mantenida normalmente cerrada por presión de resorte y se abre mediante la aplicación de aire piloto proveniente del suministro de aire atomizador regulado, el cual se controla mediante la válvula solenoide de purgado inverso de combustible líquido. El propósito de esta válvula es purgar del múltiple el combustible no utilizado cuando se para la turbina. Cuando se inicia una parada, y 5 segundos después de que se haya cerrado la válvula de corte de combustible líquido principal, el sistema de control Turbotronic activa el solenoide de la válvula piloto durante 15 segundos. La válvula piloto se abre para permitir que el aire entre al actuador de la válvula de purgado inverso de combustible líquido principal, lo cual abre la válvula principal contra la presión de resorte. Esto abre una vía para que el aire de alta presión que está en la cámara de combustión fluya en dirección inversa, a través de los inyectores y del múltiple de combustible líquido, hacia la tubería de drenaje de presión más baja. Hacer esto fuerza al combustible no quemado de los inyectores y del múltiple hacia la tubería de drenaje. Al terminar el período de purgado de 15 segundos el solenoide de la válvula piloto se desenergiza, eliminando el suministro de aire piloto del actuador de la válvula principal, y conectando su actuador, simultáneamente, a un venteo atmosférico. Estas acciones combinadas hacen que la válvula principal sea cerrada rápidamente por su resorte de retorno. Una válvula de retención en la tubería de suministro de combustible principal, corriente arriba de la válvula de purgado inverso de combustible líquido principal, evita el reflujo proveniente del múltiple cuando el sistema de combustible se despresioniza en la parada. La presión de apertura de flujo de la válvula de 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.13 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar retención es de 30 lb/pulgada2, para garantizar que la presión de suministro de combustible sea más alta que la presión en la cámara de combustión, antes de conectar los dos sistemas. Válvula de corte de quemador El flujo de combustible líquido al conjunto de quemador es controlado por la válvula solenoide de corte de quemador. La válvula está conectada en una tubería de derivación tomada de la tubería de suministro de combustible principal corriente abajo de la válvula de corte de combustible líquido principal. Está normalmente cerrada en la condición de desenergizada, y se activa durante la fase de encendido de la secuencia de arranque para permitir que el combustible líquido fluya hacia el quemador. Cuando el sistema de control Turbotronic ha comprobado que se ha establecido la combustión, la válvula solenoide se desenergiza para cortar el flujo de combustible hacia el quemador. Hay una válvula de retención instalada corriente abajo de la válvula solenoide. La válvula de retención tiene un orificio interno para controlar la presión y el flujo de combustible al quemador a niveles óptimos. Una tubería de drenaje con un orificio calibrado ayuda a evitar la acumulación de líquido cuando el sistema está inactivo. CONJUNTO DE QUEMADOR DE ENCENDIDO El quemador de encendido se utiliza para proporcionar el encendido inicial del combustible líquido atomizado en la cámara de combustión. Cuando se ha establecido el encendido continuo ya no se necesita el quemador de encendido y, por lo tanto, se apaga. El conjunto está empernado a una brida en la parte exterior de la carcasa de la cámara de combustión. El combustible líquido proveniente de una tubería de suministro especial se activa en el punto adecuado en la secuencia de arranque, mediante la activación de la válvula solenoide de corte de quemador. El combustible líquido es forzado a través de un orificio fijo en la parte del quemador del conjunto y se convierte inmediatamente en pulverización de aerosol mediante un chorro de aire atomizador dirigido 7.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO a la corriente de combustible desde una boquilla adyacente en el conjunto de quemador. Una bujía de encendido eléctrica de alta energía sobresale dentro de la corriente de combustible atomizado para proporcionar la chispa inicial que lo enciende. La llama de quemador resultante se propaga dentro de la cámara de combustión a través de un tubo que se proyecta a través del revestimiento de la cámara de combustión, y enciende el combustible atomizado que está siendo inyectado simultáneamente dentro de la cámara de combustión a través de 12 inyectores de combustible líquido. La bujía recibe sus impulsos eléctricos de alta energía de la excitatriz de encendido, la cual está montada en una caja a prueba de explosiones separada en el bastidor de base del conjunto turbogenerador. La excitatriz de encendido convierte 24 voltios CC en una serie de impulsos de alto voltaje que forman un arco a través de los electrodos de la bujía. La válvula solenoide de corte de quemador se desenergiza cuando la turbina se ha encendido con éxito, cortando el suministro de combustible al quemador. Figura 7.5 Componentes del quemador de encendido 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.15 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar MÚLTIPLES E INYECTORES El sistema de combustible líquido requiere dos múltiples; el múltiple del divisor de flujo de combustible líquido y el múltiple de aire atomizador (para el aire de atomización). Múltiple de combustible líquido El múltiple de combustible líquido consta de un múltiple del divisor de flujo montado en la cámara de combustión mediante soportes, y 10 tubos separados de diferentes longitudes que transportan el combustible líquido del múltiple a los inyectores de combustible individuales. Brida de la carcasa del difusor/cámara de combustión. El combustible se alimenta al múltiple del divisor de combustible desde el módulo de combustible líquido por medio de una conexión de manguera armada flexible. Múltiple de aire atomizador El conjunto de tubos que conforman el múltiple de aire atomizador está ubicado alrededor de la carcasa de la cámara de combustión en un círculo incompleto, y está empernado a la carcasa de soporte de los cojinetes del rotor de la turbina. El múltiple incluye una protuberancia de entrada de aire y 10 boquillas de salida para la conexión de los conjuntos de tuberías que van del múltiple a los inyectores. Doce conjuntos de tuberías que van del múltiple a los inyectores alimentan aire atomizador a los inyectores de combustible. Durante la secuencia de arranque, el aire de taller suministrado por el cliente se utiliza para el aire de atomización en el sistema de aire atomizador, hasta que la turbina alcanza la velocidad de desembrague del arrancador. La válvula solenoide de corte de aire atomizador se activa al inicio de la secuencia de encendido para alimentar al sistema el aire suministrado externamente. Cuando se alcanza la velocidad de desembrague del arrancador y el aire de presión Pcd del compresor de la turbina cumple completamente con los requisitos del sistema de aire atomizador, la válvula solenoide se desenergiza para cortar la fuente de aire externo. 7.16 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Los doce inyectores de combustible están montados en protuberancias alrededor de la periferia de la carcasa de la cámara de combustión, y sobresalen en ángulos rectos hacia dentro de la cámara de combustión. Los inyectores reciben combustible líquido y aire atomizador de sus respectivas conexiones del múltiple, y dirigen el combustible atomizado hacia el interior de la cámara de combustión. A la velocidad de funcionamiento, los mezcladores de vórtice del chorro de aire en las puntas de los inyectores mueven al aire primario del compresor alrededor de las boquillas de los inyectores, mezclando el combustible y el aire en proporciones óptimas para una combustión eficiente. Figura 7.6 Componentes del múltiple y de los inyectores de combustible líquido 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.17 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar DETECTOR DE EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA (SISTEMAS DE ESCAPE DE GRAN VOLUMEN SOLAMENTE) Una pérdida de la llama en la cámara de combustión se conoce como extinción fortuita de la llama. Aunque este es un evento raro, si ocurre, algún combustible no quemado migrará hacia dentro del sistema de escape. Este combustible se ventea pronto con seguridad a la atmósfera debido a la corta longitud de un sistema de escape típico, pero un gran volumen de combustible no quemado pudiera recogerse en algunas instalaciones que incorporan unidades de recuperación de calor de desecho (WHRU’s), o tienen sistemas de conductos de escape excepcionalmente largos. Una fuente de encendido secundaría podría crear un petardeo en estos casos, lo cual podría ser dañino para la instalación. Por consiguiente, es una práctica común incluir un sistema de detección de extinción fortuita de la llama en las instalaciones con sistemas de escape de gran volumen para cerrar la válvula de combustible rápidamente si ocurre una extinción fortuita de la llama. El sistema utiliza un presostato diferencial que monitorea continuamente la caída de presión a través de un orificio en el sistema de presión PCD. Los cambios graduales en la presión a través del orificio se ignoran, pero un cambio grande súbito hará que los contactos del presostato diferencial se transfieran, informando así al sistema de control Turbotronic que ha tenido lugar una extinción fortuita de la llama. Se iniciará una parada rápida con enclavamiento por EXTINCIÓN FORTUITA DE LA LLAMA DE LA TURBINA, lo cual cerrará inmediatamente la válvula de combustible, evitando así que el combustible no quemado fluya hacia adentro del sistema de escape. 7.18 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA SECUENCIA DE ARRANQUE Cuando se completa la secuencia del giro de purga, y el arrancador comienza a acelerar la turbina de la velocidad NGP del ciclo de purga de 20% hacia la velocidad NGP de desembrague del arrancador de 65%, ocurren varias acciones simultáneamente, para suministrar combustible a la turbina y encenderlo. Estas acciones se relacionan a continuación: • Arranca la bomba de refuerzo de combustible líquido. (Debe desarrollar presión dentro de un período de 5 segundos). • Arranca la bomba de combustible de alta presión. • Se abre la válvula de corte de combustible líquido • Se abre la válvula de corte de quemador • Se abre la válvula de corte de aire atomizador principal • Se abre la válvula de corte de aire atomizador del quemador • Se activa la excitatriz de encendido para encender el quemador La velocidad de la bomba de refuerzo de combustible líquido aumenta en pendiente para forzar al combustible líquido a través del múltiple y de los inyectores hacia la cámara de combustión. Al mismo tiempo, se enciende el quemador, el cual enciende después la mezcla de combustible/aire en la cámara de combustión. Dentro de un período de 5 segundos después de estas acciones la temperatura T5 de la turbina debe aumentar a un valor preestablecido, de lo contrario se iniciará una parada rápida sin enclavamiento por FALLA DE ENCENDIDO. Observe también que la bomba de refuerzo de combustible líquido debe desarrollar una presión aceptable dentro de un período de 5 segundos después del inicio del arranque. Si no ocurre esto se producirá una parada rápida sin enclavamiento por FALLA DE LA BOMBA DE REFUERZO. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.19 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar Mediante el monitoreo de la temperatura T5, el sistema de control Turbotronic obtiene comprobación cuando el encendido se establece con éxito. Por consiguiente, apaga la excitatriz de encendido, y desenergiza la válvula de corte de quemador para cerrarla, apagando el quemador. En este punto de la secuencia de arranque, el VFD reduce la rampa de velocidad de la bomba de combustible de alta presión para proporcionar un régimen de flujo de combustible que lleve a la turbina a la velocidad de funcionamiento lo más rápidamente posible, dentro de límites de régimen de aceleración seguros. No obstante, la turbina debe alcanzar la velocidad de desembrague del arrancador dentro de un período de 2 minutos después de la comprobación del encendido. Si esto no sucede, ocurrirá una parada rápida sin enclavamiento por FALLA DE ARRANQUE. Cuando se alcanza la velocidad de desembrague del arrancador, se desenergiza la válvula solenoide de aire atomizador, ya que el compresor de la turbina está proporcionando ahora completamente a los inyectores todo el aire de atomización que se requiere. Simultáneamente, el VFD recibe la orden de ajustar la señal de rampa de velocidad de la bomba de combustible de alta presión a su valor máximo, para acelerar la turbina a la velocidad de 100%. Esto se hace ya sea en el control del regulador de velocidad o en la limitación de temperatura, dependiendo de cuál es el modo de combustible más eficiente, según lo determine el sistema de control Turbotronic. A una velocidad NGP, de aproximadamente 90%, el regulador de voltaje del generador se enciende para producir excitación para el generador. El voltaje de salida del generador resultante debe aumentar a un mínimo de 85% del voltaje de régimen dentro de un período de 10 segundos, de lo contrario el sistema de control Turbotronic iniciará una parada con enfriamiento y enclavamiento por BAJO VOLTAJE DEL GENERADOR. La frecuencia nominal se alcanza a la velocidad NGP, de 100%, mientras tanto el voltaje del generador se habrá estabilizado a su valor de régimen nominal. 7.20 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Ahora el generador está listo para ser cargado, según lo indica una anunciación de "Listo para Cargar" en el panel de anunciador digital. CONTROL DE COMBUSTIBLE Durante el funcionamiento normal, a voltaje y frecuencia nominal, el generador, y por lo tanto la turbina, experimentarán diferentes condiciones de carga. El sistema de control Turbotronic ordena al VFD que opere la bomba de combustible de alta presión a velocidades que mantendrán la frecuencia del generador dentro de sus límites especificados bajo todas las condiciones de carga. Alternativamente, se puede seleccionar el modo de control para mantener una carga preestablecida de kW, siendo mantenida la frecuencia por el sistema de red comercial al cual el generador está conectado. El cualquier caso, la entrada requerida por el VFD para alcanzar la condición requerida se obtiene por medio del transmisor de control de flujo de gas combustible, el cual compara la presión de combustible y la presión PCD con un conjunto de parámetros preprogramados en el software Turbotronic. El resultado de su cálculo es alimentado continuamente al VFD, el cual hace ajustes de velocidad a la bomba de combustible de alta presión compatibles con el mantenimiento de la aceptación de frecuencia o carga de la salida de potencia del generador. SECUENCIA DE APAGADO La parada se puede iniciar en una de tres formas; 9080 • Parada normal, iniciada ya sea manualmente o por medio de una señal de control externa, que incorpora un período de enfriamiento durante el cual se permite que la turbina funcione sin carga para reducir las temperaturas de funcionamiento del generador y de la turbina. • Parada por falla con enfriamiento la cual, por definición, no requiere el corte inmediato de combustible. La parada incluye un período de enfriamiento por la misma razón dada anteriormente. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.21 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar • Parada rápida, iniciada ya sea por una falla grave o por la operación manual del botón pulsador de parada de emergencia. Este tipo de parada requiere la interrupción inmediata del suministro de combustible a la turbina. Durante una parada normal o por falla con enfriamiento, el interruptor disyuntor del generador se abre inmediatamente para descargar el generador. No obstante, el sistema de control Turbotronic mantiene la turbina funcionando a plena velocidad por la duración del período de enfriamiento, el cual es normalmente de 3 minutos. Al terminar el período de enfriamiento, la válvula de corte de combustible líquido se cierra, y las bombas de alta presión y de refuerzo de combustible líquido se apagan. Simultáneamente, se ordena a la válvula de purgado inverso de combustible líquido que se abra durante un período de 25 segundos, durante los cuales el combustible no utilizado en los inyectores y en el múltiple de combustible es purgado a la inversa en la tubería de drenaje por presión PCD de deterioro. Una parada rápida excluye el período de enfriamiento y todas las acciones de válvulas se inician inmediatamente. En cualquier caso, un intento de rearranque es enclavado por el sistema de control Turbotronic hasta que la velocidad de la turbina haya caído por debajo de la velocidad NGP de 15%. 7.22 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO ACTIVIDAD DEL ESTUDIANTE 1. Establezca el propósito del sistema de combustible líquido. _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 2. Describa, en secuencia, las principales operaciones del sistema de combustible líquido. _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.23 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar 3. Haga corresponder a cada componente con la letra que describa mejor su función. _____ Filtro de combustible líquido de alta presión _____ Filtros dobles de combustible líquido de baja presión _____ Inyector de combustible líquido _____ Entrada de combustible líquido _____ Quemador de encendido _____ Válvula solenoide piloto de corte de combustible líquido. _____ Múltiple de aire atomizador 7.24 a. ubicación por donde el combustible líquido entra primero al conjunto turbogenerador b. componente que filtra el combustible líquido antes de que entre al múltiple del divisor de flujo de combustible. c. suministra aire atomizador a los inyectores de combustible. d. inicia el proceso de combustión. e. dirige el flujo de combustible hacia la cámara de combustión. f. filtra el combustible de baja presión. g. la válvula accionada eléctricamente controla la válvula de combustible líquido principal © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO NOTAS: 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.25 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar CLAVE DE RESPUESTAS 1. El sistema de combustible líquido programa el suministro de combustible a la turbina para lograr una relación óptima de combustible/aire para el arranque, para acelerar la turbina a la velocidad de régimen a una tasa predeterminada, y mantener la velocidad y/o la carga proporcional a la velocidad de régimen. 2. 7.26 • La bomba de refuerzo suministra combustible a los filtros del combustible. • El aire atomizador externo suministra aire al quemador y los inyectores. • El VFD comienza a aumentar la velocidad de la bomba de alta presión para la aceleración • Las válvulas de combustible y del quemador se abren y la excitatriz de encendido se activa. • En el encendido inicial, el quemador y la excitatriz de encendido se desenergizan. • La turbina acelera a la velocidad de desembrague del arrancador en una programación de combustible de rampa fija. • El aire de presión PCD toma el control cuando se corta el aire atomizador y el aire externo. • A la velocidad de 90% la excitación del generador se enciende. • A 100% la frecuencia y el voltaje se estabilizan a valores de funcionamiento. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO 3. B F E A D G C 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.27 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Capacitación técnica de Solar NOTAS: 7.28 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 7.29 SISTEMA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO 7.30 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 OBJETIVOS Al completar esta lección el estudiante podrá: 9080 1. Describir la función del sistema SoLoNOx de gas combustible 2. Describir los principios básicos de funcionamiento del sistema SoLoNOx de gas combustible. 3. Describir los componentes del sistema SoLoNOx de gas combustible y sus funciones. 4. Describir la función del sistema SoLoNOx de gas combustible de un solo eje y de dos ejes desde el arranque hasta la velocidad de 100%. 5. Establecer las condiciones de la máquina y ambientales para el modo de bajas emisiones. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.1 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar FUNCIÓN DEL SISTEMA El sistema de gas combustible entrega gas combustible a los inyectores de combustible en la cámara de combustión a la presión y flujo requeridos. El sistema programa automáticamente el combustible durante la aceleración y lo regula durante el funcionamiento normal. El sistema de gas combustible equipado con SoLoNOx proporciona estas funciones al tiempo que reduce las emisiones de NOx (una mezcla de óxido nítrico y dióxido de nitrógeno) a menos de 42 partes por millón por volumen (ppmv) para los conjuntos turbogeneradores retromodificados y 25 ppmv para las turbinas nuevas. Las emisiones de monóxido de carbono (CO) están limitadas a menos de 50 ppmv. Estos niveles de emisiones se mantienen durante el funcionamiento en el modo de bajas emisiones: entre el 50 y 100% de carga nominal (de un solo eje) o a una velocidad del productor de gas mayor del 88% (dos ejes), con temperaturas ambiente de 0F y superiores, corregidas al 15% de oxígeno. A menos del 50% de carga (velocidad Ngp de 88%), los conjuntos turbogeneradores con SoLoNOx funcionan en un modo de altas emisiones y se sobrepasarán estos niveles de emisiones. Figura 8.1 Turbina SoLoNOx Centaur 40 8.2 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 PRINCIPIOS DE BAJA COMBUSTIÓN DE NOx Figura 8.2 Formación de NOx y CO COMBUSTIÓN ESTÁNDAR En una cámara de combustión estándar, el combustible entra a la cámara de combustión a través de los inyectores de combustible, al tiempo que se inyecta el aire de combustión a través de orificios fijos o tubos de inyección separados. El combustible y el aire se unen en la zona de combustión (Figura 8.3). A este proceso se le llama inyección de combustible por difusión. El proceso de mezclar combustible y aire de manera simultánea con la combustión da como resultado una llama altamente irregular que funciona en una gama de temperatura amplia. Con la formación de NOx ocurriendo a altas temperaturas, y las emisiones de CO a bajas temperaturas, el desafío de que se produzca una combustión seca baja en NOx es que el funcionamiento se logre a una temperatura de combustión tan baja que los niveles de formación de NOx se mantengan dentro de los niveles aceptables, y lo suficientemente alta para que se minimicen las emisiones de CO. La temperatura TPz (temperatura de la zona primaria) es la temperatura donde ocurre la combustión. Ésta es la temperatura de la llama dentro de la cámara de combustión. (Figura 8.2) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.3 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 8.3 Combustión estándar comparada con la combustión con premezcla pobre La combustión tipo difusión estándar da como resultado una llama altamente irregular que funciona en una amplia gama de temperaturas (de 2000 a 4000F). Esta gama de múltiples temperaturas de funcionamiento da como resultado condiciones que favorecen la formación de emisiones de NOx (una mezcla de óxido nítrico y dióxido de nitrógeno) y de CO (monóxido de carbono). A altas temperaturas de reacción (de 2900F y superiores) se producen concentraciones significativamente altas de NOx. El CO se genera como producto intermediario de la oxidación del combustible a base de hidrocarburos. A temperaturas de combustión superiores, este producto se convierte en bióxido de carbono. A temperaturas de combustión más bajas (inferiores a 2700F), las moléculas de CO abandonan la zona de combustión sin haber participado en la reacción. Esto se debe ya sea a la reacción inadecuada o al enfriamiento brusco de la reacción debido al aire de enfriamiento que entra a los revestimientos del área de combustión a 8.4 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 través de orificios de difusión. Esto da como resultado emisiones más altas de CO a la salida de la zona de la cámara de combustión. La gráfica en la Figura 8.4 ilustra las características de las emisiones en una turbina con combustión de la llama por difusión con niveles de carga variados. Conforme aumenta la carga, el combustible adicional añadido a la combustión produce un incremento en las temperaturas, y por consiguiente, un aumento en las emisiones de NOx. Conforme la carga y la temperatura disminuyen, las emisiones de NOx también disminuyen. Sin embargo, a carga y temperaturas más bajas, la emisiones de CO se incrementan. Por lo tanto, el objetivo del sistema SoLoNOx es de funcionar a una temperatura estable de combustión que mantenga, tanto el NOx como el CO, dentro de los requisitos de regularización en la gama de cargas de 50 a 100 por ciento. Figura 8.4 Características de las emisiones de una cámara de combustión de turbina estándar 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.5 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar COMBUSTIÓN CON PREMEZCLA POBRE En el sistema SoLoNOx se utiliza un proceso de combustión de premezcla pobre. Los inyectores de combustible SoLoNOx incluyen un conducto de premezcla pobre donde se agrega combustible a una corriente de aire en remolino. Esto da como resultado la premezcla de combustible y aire antes de que se entregue a la cámara de combustión. La premezcla de combustible y aire da como resultado un patrón de llama uniforme que produce una temperatura de aproximadamente 2800F en condiciones óptimas. Bajo estas condiciones, la formación tanto de NOx como de CO se controlan a niveles garantizados. Si la temperatura se incrementa de manera notable, las emisiones de NOx también se incrementarán. Si la temperatura se reduce de manera notable, las emisiones de CO se incrementarán. Por consiguiente, el objetivo del sistema SoLoNOx es funcionar a una temperatura de combustión estabilizada que mantenga tanto el NOx como el CO dentro de los requisitos reguladores en la gama de funcionamiento del 50-100% de carga (o velocidad Ngp mayor de 88%), con dos ejes o el 50% de la carga de kW con un solo eje. Combustible piloto El sistema SoLoNOx incluye circuitos de combustible tanto principal como piloto. El combustible principal se quema en el proceso de premezcla pobre que se describe anteriormente. Debido a que la premezcla pobre resulta en una mezcla uniforme de combustible y aire en la zona de combustión, hay una estrecha gama de relaciones de aire a combustible en las cuales la turbina puede funcionar establemente sin extinción fortuita de la llama. La mezcla de aire/combustible puede acercarse rápidamente a su límite mínimo durante el arranque o cuando la carga se reduce. Los circuitos piloto proveen pequeñas proporciones del flujo de combustible total en diferentes etapas del funcionamiento de la turbina. La relación de aire/combustible piloto es muy rica; la mayor parte del aire de la llama piloto viene de los orificios de difusión en los revestimientos de la cámara de combustión, permitiendo que el combustible piloto se queme en la 8.6 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 cámara de combustión con una llama de difusión. Esta llama de difusión proporciona la estabilidad en la combustión y evita la extinción fortuita de la llama en las regiones de funcionamiento donde la combustión de premezcla pobre no se sostiene. PUNTO DE AJUSTE DE TEMPERATURA TPZ La temperatura a la cual se produce la combustión, conocida como temperatura de la zona primaria (Tpz), es la principal determinante del nivel de emisiones de NOx y CO. En la fábrica se establece un punto de ajuste de funcionamiento de la temperatura Tpz/T5 para cada turbina. Durante la prueba de la turbina, las emisiones se monitorean bajo diferentes cargas para determinar el punto de ajuste de funcionamiento de temperatura Tpz/T5 adecuado para el control de las emisiones. Este punto de ajuste se establece para una temperatura ambiente de 59F. Durante el funcionamiento normal, el sistema de control ajusta este punto de ajuste de temperatura Tpz/T5 conforme a los cambios en la temperatura ambiente. Cuando la temperatura ambiente disminuye, el sistema de control compensa incrementando el punto de ajuste de Tpz. El Tpz real no se mide directamente durante el funcionamiento de la turbina. Más bien, el sistema de control deriva una temperatura Tpz calculada sobre la base de la temperatura de descarga del compresor de la turbina (T2), de la temperatura de la entrada de la turbina de potencia (T5), y otros parámetros de funcionamiento. Los conjuntos turbogeneradores SoLoNOx requieren un sistema de control basado en microprocesadores para llevar a cabo eficazmente los cálculos de la temperatura Tpz así como otras funciones de control SoLoNOx. NOTA Ya no se usan los puntos de ajuste de la temperatura Tpz. El sistema que se utiliza ahora es el punto de ajuste de la temperatura T5 que se establece durante la prueba de la turbina para garantizar que los niveles de emisiones estén dentro de la garantía. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.7 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar NOTA Durante el funcionamiento en el modo SoLoNOx (bajas emisiones), el sistema de control compara continuamente esta temperatura Tpz/T5 calculada con el punto de ajuste de la temperatura Tpz/T5 y varía el funcionamiento del sistema según sea necesario para mantener la temperatura Tpz/T5 deseada y controlar las emisiones. En el control de la temperatura T5 habrá dos puntos de ajuste de la temperatura T5. Uno con las SIV abiertas y uno con las SIV cerradas. Las SIV son válvulas de entrada de mezclador de vórtice que se tratarán más adelante en este capítulo. Al funcionar en el modo de altas emisiones (emisiones más altas a menos del 50% de carga o la velocidad Ngp de 88%), el control de la temperatura Tpz está inactivo y la turbina se controla como una turbina convencional. SISTEMA ACTUAL Y MODIFICACIÓN SoLoNOx Se han incorporado varias modificaciones al sistema de combustible SoLoNOx a medida que la experiencia en el campo y las mejoras en los diseños de algunas piezas han proporcionado un funcionamiento más uniforme. Los siguientes son algunos de los principales cambios que se han incorporado: 8.8 • Desarrollo de un sistema de control que funciona a partir de dos puntos de ajuste de la temperatura T5 en vez de utilizar una temperatura Tpz calculada. • Combinación de los pilotos de condición transitoria 1 y 3 con el piloto 2 de flujo continuo en una unidad usando una válvula eléctrica de dosificación de combustible de alta fuerza. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 • 9080 Reemplazo de la válvula de control de combustible de funcionamiento neumático (EGF931) y la válvula de estrangulamiento (AO931-1), incluyendo el actuador de la válvula de estrangulamiento, con una válvula electrónica de dosificación de combustible (EGF-344) que funciona con 24 voltios CC pero que es controlada por una señal de 4 - 20 mA proveniente del PLC. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.9 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar DISEÑO DEL SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE Las 3 figuras siguientes muestran el desarrollo de los sistemas de combustible SoLoNOx. Figura 8.5 Sistema SoLoNOx de gas combustible Figura 8.6 Sistema SoLoNOx de gas combustible 8.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Figura 8.7 Sistema SoLoNOx de gas combustible SISTEMAS DE GEOMETRÍA VARIABLE El sistema SoLoNOx de control de la turbina es casi idéntico al sistema convencional con cargas bajas (menos del 50%), pero se diferencia cuando la turbina efectúa la transición hacia el modo de bajas emisiones a aproximadamente la velocidad Ngp de 88% con dos ejes o el 50% de la carga de kW especificada (un solo eje). Hay una gama limitada de relaciones de aire a combustible en las cuales la turbina puede funcionar establemente en el modo de bajas emisiones. Al funcionar en el modo de bajas emisiones con menos de la carga plena, la mezcla de combustible y aire en la premezcla del inyector se empobrece hasta el punto en que la temperatura de la combustión desciende y el CO aumenta, acercándose al límite de 50 ppmv. Esto genera una demanda de controles adicionales que extenderá la gama de funcionamiento de la turbina en el modo de emisiones bajas. En el modo de bajas emisiones, la geometría variable del conjunto turbogenerador funciona conjuntamente con la programación de combustible para mantener la temperatura Tpz/T5 requerida y cumplir las garantías de emisiones en cualquier punto en la gama del 50 - 100% de carga. Esto se logra reduciendo el flujo másico de aire a través de la cámara de combustión lo cual, a su vez, reduce el nivel de aire de combustión 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.11 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar disponible. Esto da como resultado la mezcla de combustible y aire más rica que se requiere para mantener una temperatura Tpz/T5 suficientemente alta para mantener las emisiones de CO dentro de los niveles garantizados. Esto se logra con la válvula de purgado de la turbina en las turbinas de dos ejes y con los álabes directores del compresor en las de un solo eje. COMPONENTES DEL SISTEMA NUEVOS COMPONENTES SoLoNOx Los componentes principales que conforman el sistema SoLoNOx son los siguientes: 8.12 • Nuevo conjunto de cámara de combustión con inyectores de combustible • Nueva carcasa del difusor de la turbina • Nuevos múltiples de combustible piloto y principal • Nueva carcasa de turbina • Nuevo carcasa del difusor del compresor • Sondas de temperatura T2 • Nueva válvula de purgado en algunas turbinas • Para conjuntos turbogeneradores controlados por el sistema Turbotronic: Software del sistema de control revisado • Múltiple de SIV • Piloto 1 y válvula de control proporcional con solenoides de control asociados • Pilotos 2 y 3 en algunas turbinas • Orificios fijos del circuito piloto © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Las diferencias externas más visibles entre los conjuntos turbogeneradores estándar Centaur/50/Taurus y los equipados con SoLoNOx, son el conjunto de la cámara de combustión más grande, el múltiple de gas piloto, el múltiple de SIV, los actuadores de las válvulas de entrada de mezclador de vórtice instalados en cada inyector y las tuberías asociadas. En esta sección se explicarán tanto los componentes que son exclusivos para el sistema SoLoNOx como los que se utilizan lo mismo en el sistema de gas combustible estándar que en el sistema de gas combustible SoLoNOx. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.13 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar CÁMARA DE COMBUSTIÓN La cámara de combustión SoLoNOx tiene mayor volumen que la estándar para mantener la eficiencia de la combustión, aumentar el tiempo de quemado y reducir los niveles de monóxido de carbono (Figura 8.8). La combustión de premezcla más pobre con temperaturas promedio más bajas produce menos NOx, pero requiere más volumen para completar el proceso de combustión y reducir los hidrocarburos no quemados. Figura 8.8 Comparación de una cámara de combustión convencional con una SoLoNOx 8.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 MÚLTIPLES DE COMBUSTIBLE SoLoNOx En un sistema de combustible SoLoNOx se usan tres múltiples; principal, combustible piloto y SIV con aire de presión Pcd. Desde cada uno de estos múltiples salen tuberías individuales para cada inyector o actuadores de SIV. (Figura 8.9) Figura 8.9 Múltiples de combustible SoLoNOx 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.15 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar INYECTORES DE COMBUSTIBLE Hay doce inyectores de combustible. El inyector SoLoNOx tiene conductos para el combustible piloto y el combustible principal (Figura 8.10). La Figura8.10 muestra el inyector de gas combustible SoLoNOx más moderno. El aire de presión Pcd fluye a través del inyector no solo para la combustión principal sino también una cantidad pequeña para aire de combustión de combustible piloto así como aire de enfriamiento para el inyector. Flujo de combustible principal El flujo de combustible principal es a través de un conducto interior en el vástago del inyector y a través de las boquillas de inyección que están ubicadas corriente abajo de los álabes de ciclonización de aire. El combustible principal se premezcla con aire de presión Pcd proveniente de los álabes del mezclador de vórtice para producir una mezcla homogénea pobre de gas/aire que se inyecta después en la cámara de combustión. Flujo de combustible piloto El inyector también contiene un circuito de combustible piloto. El combustible piloto tiene un conducto separado y un circuito separado dirigido hacia dentro del vástago del inyector, a través de orificios en ángulo corriente abajo, ubicados en el conducto central y a lo largo del eje del inyector de combustible. Parte del aire para el piloto se mezcla con el combustible piloto antes de salir hacia la zona de combustión. La mayoría del aire se agrega después de que el gas sale del inyector lo que da como resultado una relación de aire a combustible muy rica. Este aire para la llama piloto vendrá de los orificios de difusión en el separador, lo que permite que el combustible piloto se queme en la cámara de combustión con una llama de difusión. Este circuito de combustible piloto se usa para las condiciones de arranque, funcionamiento con carga baja y carga transitoria. Esta llama de difusión proporciona la 8.16 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 estabilidad y evita la extinción fortuita de la llama en las regiones de funcionamiento donde la combustión de premezcla pobre no se sostiene. Figura 8.10 Inyector de combustible SoLoNOx Válvulas de entrada de mezclador de vórtice del inyector Cada inyector de combustible está equipado con una válvula de entrada de mezclador de vórtice (SIV) que puede funcionar tanto en la posición cerrada como completamente abierta para cambiar el flujo másico de aire a través del mezclador de vórtice principal (Figura 8.11). La válvula de entrada al mezclador de vórtice (SIV) no se modula. Su funcionamiento es mediante un actuador neumático ubicado en cada brida de inyector de combustible. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.17 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 8.11 Inyector de combustible SoLoNOx para Centaur/50/Taurus SOLENOIDE DE CONTROL DE LA VÁLVULA DE ENTRADA AL MEZCLADOR DE VÓRTICE El solenoide de control de la válvula de entrada de mezclador de vórtice (L339-3) controla la presión Pcd hacia el múltiple de aire del mezclador de vórtice, el cual suministra aire a los actuadores de las válvulas de entrada ubicados en la brida de inyectores (Figura 8.12). Para abrir la válvula de mezclador de vórtice durante el modo de funcionamiento de bajas emisiones, el solenoide de la válvula de control se activa mediante señales provenientes del microprocesador. El aire de presión Pcd presioniza el múltiple del mezclador de vórtice y suministra a cada actuador aire de accionamiento para abrir la SIV en cada inyector de combustible. No hay modulación, está abierta o cerrada. 8.18 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Figura 8.12 Actuadores de la entrada de aire al mezclador de vórtice PRESOSTATO DE LA VÁLVULA DE ENTRADA AL MEZCLADOR DE VÓRTICE Un presostato en el circuito de la válvula de entrada de mezclador de vórtice (SIV) anunciará una alarma si la presión Pcd disminuye hasta el punto de ajuste bajo de lb/pulgada2 con las SIVs accionadas. Esto es una indicación de una falla en el sistema. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.19 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar VÁLVULAS SOLENOIDE DE PARADA/CONTROL DE LA VÁLVULA DE PURGADO (TURBINA DE DOS EJES ) Las válvulas solenoides de parada/control (L338-3 y L338-4) de la válvula de purgado controlan el flujo de aceite hacia el actuador de la válvula de purgado, que modula la válvula como se requiere para mantener la temperatura de la zona primaria de combustión (Tpz) dentro de una gama de 15 grados. Estas válvulas se cierran cuando la temperatura de Tpz se encuentra dentro de la gama deseada para mantener la posición de la válvula de purgado. Se abren para permitir el movimiento de la válvula de purgado cuando Tpz varía de los límites preestablecidos. VÁLVULA DE CONTROL DIRECCIONAL DEL AIRE DE PURGADO (TURBINA DE DOS EJES) La válvula de control direccional del aire de purgado (L338) dirige la presión de aceite hacia las lumbreras de cierre o abertura de las dos válvulas de parada. La válvula de control de dirección es una válvula solenoide cargada por resorte de 24 volt. VÁLVULA DE PURGADO DEL COMPRESOR (TURBINA DE DOS EJES) La válvula de purgado del compresor (PCV942) reduce la contrapresión del compresor durante la aceleración y la desaceleración al funcionar a baja velocidad (por debajo de 88% de velocidad Ngp) desviando el aire del compresor hacia el colector de escape para evitar la condición de bombeo en la turbina. La válvula se cierra por completo aproximadamente a la velocidad de la turbina de 98%. Al llegar a la velocidad Ngp de 88% y por encima de ésta, la válvula de purgado se utiliza conjuntamente con la válvula solenoide de control direccional de la válvula de purgado (L338) y las válvulas solenoide de tope/control de la válvula de purgado (L338-3 y L338-4) para modular la apertura de la purga de aire de la turbina y mantener el punto de ajuste de temperatura Tpz. 8.20 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 VÁLVULA DE PURGADO (UN SOLO EJE) La válvula de purgado en una turbina de un solo eje funciona igual que en una turbina que no es SoLoNOx. Se utiliza solamente para evitar la condición de bombeo en la sección del compresor de la turbina. Figura 8.13 Válvula de purgado 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.21 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar VÁLVULA DE PURGADO (nueva configuración) La válvula de purgado (PCV942) ha sido modificada de forma tal que ya no requiere un solenoide de control direccional y válvulas de tope de 2 canales. Las unidades han sido reemplazadas por una válvula doble accionada por solenoide de 4 canales y 24 voltios que controla la presión hidráulica que va al actuador de la válvula de purgado. Activando un solenoide en un lado hará que se abra la válvula de purgado. Activando el otro lado hace que la válvula se cierre. Al desenergizar ambos solenoides se trabará la válvula de purgado en la posición actual (Figura 8.14). Figura 8.14 Nueva configuración de la válvula de purgado para los sistemas SoLoNOx de gas combustible 8.22 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES ORIFICIO MEDIDOR DE FLUJO El orificio medidor de flujo (FO930) está ubicado fuera del patín y mide el volumen de gas que entra al conjunto turbogenerador. A través del orificio hay un transductor de presión diferencial. TRANSDUCTOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL (TPD586) Este transductor está ubicado fuera del patín y conectado a través del orificio medidor de flujo. El transductor diferencial mide la caída de presión a través del orificio medidor de flujo y transmite una señal de 4 a 20 mA al sistema de control para proporcionar información sobre el consumo de combustible. TRANSDUCTOR DE PRESIÓN (TP586) Ubicado fuera del patín con el transductor de presión diferencial. Mide la presión en la entrada del orificio medidor de flujo (lado alto). El transductor funciona también con una señal de 4 - 20 mA con una presión de funcionamiento de 0 a 600 lb/pulgada2. MONITOREO DE LA TEMPERATURA DEL GAS COMBUSTIBLE (RT586) El detector de temperatura por resistencia (RT586) está ubicado fuera del patín en la tubería de suministro de combustible y después del orificio medidor de flujo. Está ubicado en una vaina termométrica y proporciona información sobre el acondicionamiento del combustible antes de que llegue al conjunto turbogenerador. COLADOR DEL GAS COMBUSTIBLE (FS-931) El colador del gas combustible es el último dispositivo al que entra el combustible antes de llegar al conjunto turbogenerador. Es una trampa en forma de Y de 2 pulgadas con una malla cilíndrica de 0,003 pulgadas 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.23 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar desmontable y lavable.El ramal inferior de la Y está equipado con un tapón de drenaje que proporciona acceso a la malla limpiable. NOTA Cierre la válvula mecánica de corte de combustible antes de abrir el tapón de limpieza En las unidades más modernas, el colador ha sido reemplazado con un filtro de 10 micras debido a la sensibilidad de la válvula electrónica de control de combustible que se está instalando ahora en la mayoría de las unidades. TRANSDUCTOR DE PRESIÓN DE GAS COMBUSTIBLE (TP386) El transductor de presión es un dispositivo de 4-20 mA que está ubicado inmediatamente después del colador del gas combustible. El transductor detecta el suministro de gas combustible al conjunto turbogenerador después de cualquier caída de presión corriente arriba del conjunto turbogenerador y envía esta señal al sistema de control. El transmisor enviará una señal para hacer sonar una alarma si la presión cae por debajo de 240 lb/pulg2 manométricas y parará la unidad si la presión sobrepasa las 305 lb/pulg2 manométricas. FILTRO DE GAS PILOTO (FS932) El filtro está ubicado corriente abajo del colador de combustible y protege las aberturas pequeñas en los dispositivos de control eliminando las materias contaminantes mayores de 10 micras. El filtro tiene insertos reemplazables. 8.24 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 REGULADOR DE GAS PILOTO (PCV931) El regulador de gas piloto, ubicado corriente abajo del filtro de gas piloto reduce el gas de alta presión que entra al conjunto turbogenerador a un valor más bajo en el circuito de gas de control piloto. Esto protegerá los componentes de control pequeños. El regulador se ajusta para entregar 80 lb/pulg2 manométricas. VÁLVULA DE ALIVIO DE PRESIÓN DE GAS PILOTO (VR931) La válvula de alivio limita la presión del sistema de gas piloto en caso de que ocurra una falla del regulador piloto. La válvula de alivio se ajusta para que comience a abrirse cuando la presión sobrepase las 100 lb/pulg2 manométricas. Un orificio ubicado en el mismo circuito funciona para reducir las fluctuaciones de presión grandes cuando los solenoides de control se transfieren. ORIFICIO FIJO DE PRESIÓN PILOTO El orificio fijo de presión piloto (FO937) mantiene la presión piloto a un nivel seguro en caso de falla de la válvula de control de presión de gas piloto. El orificio funciona para crear una caída de presión en la tubería de suministro piloto para garantizar que la válvula de alivio de presión de gas piloto pueda mantener una presión piloto inferior a 115 lb/pulgada2 en caso de falla de la válvula de control. VÁLVULA PRIMARIA DE CORTE DE GAS COMBUSTIBLE Y SOLENOIDE DE CONTROL La válvula solenoide primaria de gas combustible (L341-1) es una válvula eléctrica multipuerto de escape rápido que controla el gas piloto que va hacia la válvula primaria de corte de combustible. El solenoide provee un venteo de escape grande y rápido para el gas piloto primario de corte en el estado desenergizado, y dirige el gas piloto a la válvula primaria de corte en la condición activado. La válvula primaria de corte tiene un pistón de balancín cargado por resorte con una mecanismo impulsor mecánico de piñón y cremallera que convierte 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.25 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar el movimiento rectilíneo del pistón en un movimiento rotatorio de 90 grados del eje (Figuras 8.15, 8.16 ). Cuando la presión piloto del solenoide se aplica a un lado del pistón, el pistón y el casillero se mueven para hacer girar el piñón conectado a la válvula primaria de corte de esfera. Un indicador ubicado en la parte superior del pistón accionador permite ver la posición de la válvula. Si los bordes de tuerca del eje de la válvula están alineados con la válvula, la válvula está abierta. Al desenergizarse el solenoide de control ventea rápidamente el gas piloto permitiendo que los resortes internos reposicionen el pistón de balancín y la cremallera cerrando la válvula de corte de esfera. Figura 8.15 Actuador de la válvula primaria de corte 8.26 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Figura 8.16 Válvula primaria de corte VÁLVULA ELÉCTRICA DE DOSIFICACIÓN DE GAS COMBUSTIBLE (EGF344) En la producción actual, la válvula secundaria de corte de gas combustible se reemplaza por una válvula de alta fuerza que funciona con 120 voltios CC (Figura 8.17). Esta válvula elimina la necesidad de una válvula secundaria de corte de combustible. La unidad funciona con una señal de 4 a 20 mA y utiliza 120 voltios CC, 5 amperios continuos y una cresta de 20 amperios para la potencia de accionamiento. Con una señal de 4 mA y un suministro de 300 lb/pulgada2, la presión de la potencia de salida será cero. Con una señal de entrada de 20 mA la presión de la potencia de salida será de 300 lb/pulgada2 y el flujo de combustible será de 6200 (pph). 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.27 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 8.17 Válvula de gas de alta fuerza PECC TRANSDUCTOR DE PRESIÓN DE GAS COMBUSTIBLE (TP342-1) El transductor de presión de gas combustible (TP342-1) es una unidad de detección con puntos de ajuste crecientes y decrecientes. El transductor se usa conjuntamente con la válvula primaria de corte de combustible (V2P931) y la válvula EGF344 para una comprobación automática de la secuencia de las válvulas a fin de garantizar que las válvulas tanto primaria como EGF344 están funcionando correctamente. Algunas unidades tienen un presostato en vez de un transductor de presión. La secuencia de funcionamiento sigue siendo la misma. 8.28 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 FILTRO-AGLUTINADOR DE COMBUSTIBLE (FS931-2) El conjunto de filtro (Figura 8.18) está ubicado en algunas unidades entre las válvulas primaria y EGF344 cuyo propósito es proteger la válvula electrónica de precisión de control de combustible (EGF-344). El filtro contiene un inserto que está especificado a 10 micras absolutas. Además de filtrar el gas de suministro, tiene también un aglutinador integral para eliminar cualquier líquido que pudiera estar atrapado en el gas de suministro. El filtro está especificado para 500 lb/pulg2 manométricas y tiene una capacidad de flujo de 3400 p3e/min. A 250-300 lb/pulg2 manométricas fluirá a 1400 p3e/min. Ubicada en el conjunto hay una mirilla de cristal que muestra la cantidad de fluidos atrapados internamente y, además, tiene una válvula de drenaje y purgado integral para eliminar los líquidos. Figura 8.18 Filtro aglutinador 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.29 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar VÁLVULA SOLENOIDE DE VENTEO DE GAS COMBUSTIBLE (L341-3) La válvula solenoide de venteo es una válvula de escape rápido de dos canales, normalmente cerrada, de 24 voltios CC. Esta válvula se usa durante la secuencia de comprobación de las válvulas de combustible y se abre también para dejar salir el gas que está entre las válvulas primaria y EGF344 durante la parada de la turbina. El solenoide dirige la presión a la válvula mecánica de venteo de gas normalmente cerrada y cargada por resorte (V2P941) la cual se abre para ventear la tubería de gas principal. PRESOSTATO DIFERENCIAL DEL FILTRO DE COMBUSTIBLE (S342) El presostato diferencial mide la caída de presión a través del filtro (FS931-2). El presostato se cerrará cuando la presión alcance un aumento de 8 lb/pulgada2 diferenciales, iniciando una alarma, y se abrirá cuando la presión diferencial llegue a 6 lb/pulgada2 diferenciales. TRANSDUCTOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL (TPD341-3) El transductor de presión diferencial está ubicado corriente abajo del control electrónico de combustible y está conectado a través de la salida de la presión (Pg) de control de combustible y la presión de descarga del compresor de la turbina de gas (Pcd). El sistema de control lógico programable tiene tres programas de programación de combustible diferentes preinstalados que están diseñados para acelerar la turbina de gas lo más rápido posible sin llevar la turbina a una condición de bombeo. Estos programas están compuestos por muchos puntos de datos de presiones diferenciales diferentes entre la presión (Pg) y la presión (Pcd). Esto garantizará la entrega de la cantidad de combustible adecuada a la turbina según lo determine la cantidad de presión de descarga del compresor (Pcd). El transductor de presión diferencial envía una señal de 4 - 20 mA que representa la presión Pcd-Pg/Pcd al PLC para compararla con el programa instalado. Cualquier error entre el flujo programado y el real dará como resultado una señal a la válvula 8.30 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 electrónica de control de combustible (EGF344). Además de esta señal, el sistema de control envía también señales de 4 a 20 mA a la válvula de control de combustible para cambiar el flujo de combustible para compensar los cambios de velocidad debidos a la entrada del operador, las entradas de procesamiento o la frecuencia del generador. VÁLVULA DE CONTROL DE PRESIÓN DE GAS AL QUEMADOR La válvula de control de presión del quemador de gas (PCV930-1) suministra combustible al quemador a una presión controlada que es tomada corriente arriba de la válvula EGF344. Si la presión del combustible entrante está en el lado alto, podrían necesitarse dos válvulas de control de presión. Una para hacer caer la presión de 300 a 30 lb/pulgada2 y la otra de 30 a 15 lb/pulgada2. VÁLVULA SOLENOIDE DE CORTE DE GAS COMBUSTIBLE AL QUEMADOR La válvula de corte de gas combustible del quemador (L340), es una válvula de dos lumbreras normalmente cerrada que permite el flujo de gas regulado desde el regulador del quemador al quemador. Se energiza durante la secuencia de encendido, y se desenergiza cuando se logra la combustión o cuando ha terminado el conteo del temporizador de encendido. ORIFICIO FIJO DE FLUJO DEL QUEMADOR El orificio fijo de flujo del quemador (FO931-1) mide el flujo de gas combustible al quemador, si falla la válvula de control de presión. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.31 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar QUEMADOR El conjunto de quemador de encendido consiste en la carcasa de quemador, el tubo con perforación del quemador, la conexión de entrada de gas y la bujía de encendido. El aire de la cámara de combustión entra al tubo del quemador a través de las perforaciones. La presión de gas regulada del solenoide del quemador se mezcla con el aire de la cámara de combustión y una bujía de encendido enciende la mezcla (Figura 8.19). Figura 8.19 Quemador 8.32 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 COMBUSTIBLE PILOTO Los conjuntos turbogeneradores más modernos están viniendo con los nuevos actuadores de control piloto PECC de alta fuerza y gama amplia (EGF345). El combustible proveniente de la válvula de control de combustible (EGF344) se dividirá, con una tubería que va al múltiple principal y la otra a la válvula de control electrónico de gama amplia (EGF345) usada en el circuito de combustible piloto. (Vea la Figura 8.20) Figura 8.20 Circuito de combustible piloto El uso de la válvula EGF345 elimina los orificios, los solenoides y las válvulas asociados con los sistemas antiguos. La válvula EGF345 da un control mucho más amplio del porcentaje de combustible piloto que se entrega a los inyectores. También significa que los ajustes al sistema se pueden hacer con más facilidad mediante el uso del sistema de control. Cuando está completamente abierta, el porcentaje de combustible piloto a los inyectores es de aproximadamente el 30%. Cuando el sistema requiere reducción del piloto se irá cerrando hasta una posición determinada durante la prueba de la turbina a aproximadamente el 2% piloto. La relación de cambio 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.33 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar se puede llevar a cabo a través del programa de lógica de escalera y también del porcentaje de combustible piloto. En los casos de condiciones oscilantes o transitorias de carga la válvula EGF345 recibirá el comando de abrirse hasta una posición intermedia para dar un flujo de combustible piloto de aproximadamente el 20% para un período de tiempo predeterminado. A esto se le llama "piloto de condición transitoria". Hay ocasiones, en ciertos tipos de turbinas e inyectores de combustible, en las cuales el circuito piloto no recibe suficiente combustible para un funcionamiento estable. Esto es causado, por lo general, por inyectores de combustibles desbalanceados. Para eliminar este problema se coloca un orificio variable, accionado por un actuador neumático, en serie con la tubería del múltiple de combustible principal. A esto se le llama comúnmente válvula de restricción. Cerrando este orificio se fuerza más combustible a través del circuito de combustible piloto. Figura 8.21 Control electrónico de alta presión de combustible con válvula de restricción 8.34 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 GEOMETRÍA VARIABLE Debido a la premezcla pobre, la temperatura Tpz cae a temperaturas en las que se forma CO (<2700F). Esto requiere controles adicionales para regular la temperatura Tpz a los 2800F deseados. Para hacer esto tenemos que regular el flujo de aire a los inyectores. Esto se lleva a cabo controlando el flujo másico de aire dentro de la turbina. En las máquinas de un solo eje esto se hace controlando los álabes variables y en las máquinas de dos ejes controlando la válvula de purgado. CONJUNTO DE ÁLABES VARIABLES (TURBINA DE UN EJE) El funcionamiento del conjunto de álabes variables es igual que el de una turbina estándar no SoLoNOx. Ellos están en la posición cerrada durante el arranque, comienzan a abrirse al 75% y están en su posición totalmente abierta al 92%. Además de lo anterior, el sistema de control SoLoNOx para los álabes variables es también una función de la temperatura T2 de salida del compresor, la temperatura T5 y la velocidad del productor del gas (Ngp) corregida a 59 grados mediante el uso de la temperatura T1. Cuando está funcionando en el modo SoLoNOx de 50% de carga o mayor, el sistema de control volverá a cerrar los álabes aumentando la temperatura Tpz/T5 y modulando de nuevo hacia la posición abierta a medida que aumenta la carga para aumentar el flujo másico de aire y mantener la temperatura de la zona primaria en el punto de ajuste. Esto mantiene las emisiones en un nivel aceptable. CONJUNTO DE ÁLABES VARIABLES (TURBINA DE DOS EJES) El conjunto de álabes variables en una máquina de dos ejes funciona igual que en un sistema de gas combustible estándar. Su propósito es evitar que la turbina entre en condición de bombeo durante la aceleración y la desaceleración. Los álabes están cerrados hasta la velocidad Ngp de 75%. Entre el 75% y el 92% los álabes se van abriendo y se mantienen abiertos hasta que la velocidad de la turbina desciende 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.35 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar a menos del 75%. Entonces se vuelven a cerrar para evitar la condición de bombeo durante la desaceleración. Figura 8.22 Sistema de álabes variables (Taurus 60) 8.36 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 CONTROL DE LA VÁLVULA DE PURGADO (DOS EJES) El herraje de control de la válvula de purgado consiste en una válvula de mariposa de funcionamiento hidráulico normalmente abierta (Figura 8.23). El actuador hidráulico usa aceite del sistema de lubricación a la presión normal de funcionamiento para el fluido hidráulico. El actuador hidráulico es controlado por 3 solenoides. Un solenoide controla la dirección mientras que los otros dos solenoides impiden que el actuador se mueva. Durante el modo de funcionamiento de altas emisiones la válvula de purgado funciona como un dispositivo estándar para evitar la condición de bombeo permaneciendo abierta durante la aceleración y la desaceleración y cerrándose después de que la velocidad de la turbina sobrepasa el área de funcionamiento de la condición de bombeo. Los puntos de ajuste de funcionamiento de apertura y cierre de la válvula de purgado son desplazados por la temperatura T1. El valor cambia 1 grado por cada grado de variación de temperatura de 60 grados F. Si la temperatura T1 es menor de 60 grados F el control aumentará el punto de ajuste de cierre de la válvula de purgado. Si la temperatura T1 es mayor de 60 grados, el control disminuirá el punto de ajuste. Figura 8.23 Control de la válvula de purgado La válvula de purgado se comienza a modular si se cumplen las siguientes condiciones: 9080 1. Velocidad Ngp corregida > 88%. 2. Tpz > punto de ajuste de cierre de la válvula de purgado. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.37 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 3. Capacitación técnica de Solar Error de la válvula de purgado (punto de ajuste de Tpz - Tpz) >15,0 o < -15. Cuando la velocidad Ngp corregida es < 88% la válvula de control direccional se desenergiza y las válvulas de tope se activan. Esto hace que la válvula de purgado se abra completamente. Cuando la velocidad Ngp corregida es mayor del 88% y la temperatura Tpz está dentro de ±15F del punto de ajuste de la temperatura Tpz, las válvulas de tope se cierran y la válvula de purgado permanece en su posición actual. Si el punto de ajuste de Tpz está 15 grados por encima del punto de ajuste o 15 grados por debajo del punto de ajuste (por encima de la velocidad Ngp de 88%), la válvula de control direccional se energiza, las válvulas de tope se energizan y la válvula de purgado se modula según sea necesario para mantener Tpz en el nivel deseado. Las válvulas de tope no se quedan en una posición hasta que se corrige Tpz. Están programadas por medio de un temporizador de ancho de pulso de 500 impulsos (Figura 8.24). El temporizador se restablece cada 5 segundos. Cuando el error de la válvula de purgado es mayor que el conteo del temporizador, la válvula de purgado modulará en la dirección de apertura. Cuando el error de la válvula de purgado es negativo, la válvula de purgado modula de forma similar en la dirección de cierre. Esto permite que las válvulas de tope permanezcan abiertas más tiempo si el error es grande y disminuye el tiempo que las válvulas de tope están modulando abiertas a medida que el error disminuye. Esto le da un mayor control sobre la válvula, permitiendo correcciones más grandes al comienzo, disminuyendo las correcciones a medida que disminuye el error. El movimiento de la válvula de purgado por lo general es a la velocidad Ngp entre 93 y 98%, estando la válvula completamente cerrada a la velocidad de 98%. 8.38 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Figura 8.24 Temporizador de anchura de pulso de la válvula de purgado (turbina de dos ejes) La versión más moderna utiliza una válvula solenoide doble de 4 canales que acciona la válvula de purgado estándar. Es un control proporcional y purgará la presión Pcd de la misma forma que el sistema antiguo. Figura 8.25 Válvula de purgado de doble combustible SoLoNOx 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.39 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar VÁLVULA DE PURGADO DEL COMPRESOR (TURBINA DE UN EJE) La válvula de purgado del compresor reduce la contrapresión del compresor durante la aceleración y la desaceleración de la turbina para ayudar a evitar el bombeo del compresor. La válvula no funciona como parte del sistema SoLoNOx. DETECTOR DE TEMPERATURA POR RESISTENCIA (RTD) El detector de temperatura por resistencia de entrada de aire a la turbina (RT339) y los detectores de temperatura de resistencia de descarga del compresor de la turbina (RTD349-1, -2 y -3) detectan y transmiten las señales de temperatura al sistema de control. El sistema de control presenta la información recibida como indicaciones de temperatura en la terminal de visualización. VÁLVULAS DE ENTRADA DE MEZCLADOR DE VÓRTICE Las válvulas de entrada de mezclador de vórtice (SIV) son el último recurso para ayudar a reducir las emisiones a los límites establecidos. Idealmente, las SIV permanecerán cerradas, pero si el NOx resulta demasiado alto entonces las SIV se abrirán para reducir el NOx. 1,1. 8.40 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Figura 8.26 Efecto de las SIV sobre las emisiones Aros bloqueadores Las SIV van a ser reemplazadas con un sistema de nueva geometría, el cual no es en realidad un sistema variable. No se puede abrir/cerrar cuando la máquina está funcionando. Se pueden cambiar cuando la máquina está parada. Los aros bloqueadores eliminarán por completo a las SIV. Esto significa una reducción en el costo ya que se puede fabricar un inyector con una pieza básica numerada para todos los modelos Centaur y Taurus 60. Será necesario parar las turbinas con emisiones fuera de las especificaciones e instalarles el tamaño adecuado de aro bloqueador. El tamaño de los aros será en incrementos de 3 ppm. A las turbinas en el campo se les enviará un conjunto de aros bloqueadores en vez de un conjunto completo de inyectores. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.41 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 8.27 Instalación de los aros bloqueadores Figura 8.28 Etiquetado del inyector con aro bloqueador instalado 8.42 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Figura 8.29 Diseño de los aros bloqueadores 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.43 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 8.30 Inyector con aro bloqueador y retén listo para ser conectado 8.44 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Figura 8.31 Inyector con aro bloqueador in-situ con retén no conectado 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.45 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar CONTROL DE LA VÁLVULA DE ENTRADA AL MEZCLADOR DE VÓRTICE Cada inyector de combustible tiene un actuador de mezclador de vórtice integral que recibe la presión de funcionamiento del múltiple de aire del mezclador de vórtice. Los inyectores están normalmente cerrados y presionizados en la posición abierta. Un solenoide controlado eléctricamente permite que el múltiple de aire de mezclador de vórtice se presionice cuando se activa el solenoide y que también se ventee a la atmósfera cuando el solenoide se desenergiza (Figura 8.32). Cada actuador tiene un extremo del eje externo expuesto, permitiendo la confirmación visual de la posición de la válvula. Figura 8.32 Suministro de presión Pcd a la válvula de entrada al mezclador de vórtice Cuando la velocidad Ngp corregida se encuentra por encima del 88%, y la temperatura Tpz/T5 es mayor que el punto de ajuste alto de control del mezclador de vórtice (establecido durante las pruebas), el solenoide de control del mezclador de vórtice se activa para permitir que la presión Pcd presionice el múltiple y accione a todos los actuadores a la posición abierta. Si la temperatura Tpz/T5 es menor que el punto de ajuste bajo de control del mezclador de vórtice (establecido durante las pruebas) el solenoide se desenergizará y los mezcladores de vórtice se cerrarán. 8.46 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Un presostato, ubicado en la tubería de presión Pcd entre el solenoide y el múltiple, sonará una alarma si la presión Pcd cae por debajo de 42 lb/pulgada2 durante más de cinco segundos, la velocidad Ngp es mayor de 90% y las válvulas están abiertas. Aparecerá una alarma por baja presión de entrada en el mezclador de vórtice. SOLENOIDE DE CONTROL DE LA VÁLVULA DE ENTRADA DE MEZCLADOR DE VÓRTICE (SIV) El solenoide de control de la válvula de entrada de mezclador de vórtice (L339-3) proporciona la presión Pcd al múltiple de aire del mezclador de vórtice, el cual suministra aire a los actuadores de las válvulas de entrada de mezclador de vórtice ubicados en cada una de las bridas de los inyectores (Figura 8.33). Para abrir las válvulas del mezclador de vórtice durante el modo de funcionamiento a bajas emisiones, el solenoide de la válvula de control se energiza mediante señales del microprocesador. El solenoide se abre y permite que el aire de presión Pcd presionice el múltiple del mezclador de vórtice. El aire presionizado fluye del múltiple a cada inyector y acciona al actuador para que abra cada SIV. Esto sucede cuando el punto de ajuste de la temperatura (Tpz) o T5 aumenta por encima del punto de ajuste de apertura de la SIV y permanece abierta hasta que la temperatura caiga por debajo del punto de ajuste de la SIV. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.47 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 8.33 Actuadores de la entrada de aire al mezclador de vórtice PRESOSTATO DE LA VÁLVULA DE ENTRADA AL MEZCLADOR DE VÓRTICE Un presostato en el circuito de aire de la válvula de entrada de mezclador de vórtice (SIV) anunciará una alarma si la presión Pcd disminuye hasta el punto de ajuste bajo de lb/pulgada2 con las SIV accionadas. Esto es una indicación de una falla en el sistema. 8.48 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE El gas combustible entra al sistema a través del colador del gas combustible fuera del patín (FS931), en donde se eliminan las materias contaminantes de gran tamaño tales como las virutas de soldadura. El transductor de presión (TP386) monitorea la presión de combustible entrante y hará sonar una alarma si la presión cae por debajo de 240 lb/pulg2 manométricas y parará el conjunto turbogenerador si la presión sobrepasa las 305 lb/pulg2 manométricas. COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE La secuencia de comprobación de las válvulas de gas combustible ha sido modificada ahora por las válvulas de control PECC de alta fuerza. Ahora consiste en: 9080 1. Verificación de la presión de combustible del patín 2. Venteo inicial, si se requiere 3. Comprobación de una fuga de baja presión 4. Comprobación de seguimiento de la válvula de control de gas combustible 5. Comprobación de la presionización 6. Comprobación de una fuga de alta presión 7. Secuencia de encendido 8. Secuencia de aceleración © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.49 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 1. 2. 3. 4. 8.50 Capacitación técnica de Solar Verificación de la presión de combustible del patín Cuando se pulsa el botón de arranque, el TP386 (presión del patín de gas combustible) verifica que la presión de gas combustible sea al menos 60 lb/pulg2 manométricas mayor que la presión Pcd (TP349). • Si no es así se cancela el arranque por BAJA PRESIÓN DE GAS. • Si está bien entonces prosiga Venteo inicial Si la TP342-1 (presión interválvulas) es 10 lb/pulg2 manométricas por encima de la presión Pcd (TP349) entonces es necesario ventear la presión hasta que la diferencia sea de menos de 10 lb/pulg2 o el temporizador de venteo termine su conteo (10 segundos). • Si la presión no cae por debajo de 10 lb/pulg2 se cancela el arranque por FALLA DE COMPROBACIÓN DE VENTEO. • Si la presión cae por debajo del límite de 10 lb/pulg2 entonces prosiga. Comprobación de fuga de baja presión antes de abrir la válvula primaria la TP342-1 es monitoreada durante 10 segundos para verificar que no haya aumento de presión entre las válvulas, verificando así que la primaria está completamente cerrada. Si la presión aumenta más de 10 lb/pulg2 entonces: • Si el aumento de presión es de 10 lb/pulg2 o más en 10 segundos se cancela el arranque por FALLA DE FUGA DE BAJA PRESIÓN • Si está bien entonces prosiga Comprobación de seguimiento de la válvula de control de gas combustible Después de la comprobación de fuga de baja presión la válvula EGF344 es abierta y cerrada por el sistema de control. Esto monitorea que la válvula siga los comandos de seguimiento. Observe que el sistema no está monitoreando la presión interválvulas. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 5. 6. • Si la válvula no sigue los comandos de seguimiento se cancela el arranque por EGF344TRK. • Si está bien entonces prosiga Comprobación de presionización La válvula primaria se abre y se cierra. Entonces se registra la presión en la TP342-1 y debe estar 60 lb/pulg2 por encima de la presión Pcd (TP349). • Si la presión no está 60 lb/pulg2 por encima de la presión Pcd entonces cancele el arranque por FALLA DE PRESIÓN. • Si está bien entonces prosiga Comprobación de fuga de alta presión La presión se registra en el momento de la apertura primaria y es monitoreada durante 20 segundos. Si la presión se reduce en 10 lb/pulg2 diferenciales de la presión inicial. • Si la presión se reduce en 10 lb/pulg2 se cancela el arranque por FALLA DE FUGA DE ALTA PRESIÓN • Si la presión se mantiene (no hay fugas) entonces se anuncia "VLVCHKCMP", es decir, COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE TERMINADA. NOTA El sistema permanece presionizado entre las válvulas. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.51 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 8.34 Secuencia de verificación de las válvulas de gas 8.52 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 7. Secuencia de encendido a. Una vez que se termina la comprobación de las válvulas y se reciben todas las señales de arranque permisivo el sistema pasa por un ciclo de purga cuyo tiempo variará según la instalación. Después de que se completa el giro de purga, se activan la válvula de corte del quemador (L340), la excitatriz de encendido y las válvulas primaria y EGF344 de corte de gas combustible. El gas combustible fluye hacia el quemador y es encendido por la bujía con el aire de la cámara de combustión. NOTA Los conjuntos turbogeneradores más modernos tienen ahora preencendido del quemador. La válvula primaria, el solenoide del quemador y el encendido se activan 4 segundos antes de que se abra la válvula EGF344. 8. 9080 b. Se inyecta gas combustible en una proporción de 70 por ciento a través del circuito de combustible principal y 30 por ciento a través del circuito de combustible piloto. Inicialmente la mezcla de combustible es demasiado pobre y por lo tanto, la llama del quemador no se propaga inmediatamente desde el quemador. El control electrónico de combustible fija una rampa para que la válvula EGF344 se abra hacia la posición de encendido inicial. La acción de la rampa de control enriquece progresivamente la mezcla de aire/combustible, y se produce el encendido inicial de forma regular con la relación óptima de combustible/aire. c. Si no se produce el encendido el circuito de la temperatura T5 no detecta una temperatura superior a 400F (204C) en 10 segundos, se cancela la secuencia de arranque y se anuncia una falla de encendido. Secuencia de aceleración © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.53 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 8.54 Capacitación técnica de Solar a. Después del encendido, la temperatura de la turbina aumenta rápidamente por encima de 400F (204C). La rampa de encendido inicial se detiene y la rampa de aceleración aumenta lentamente el flujo de combustible. b. La excitatriz de encendido y la válvula de corte de combustible del quemador se desenergizan y el quemador se apaga. c. El control electrónico de combustible (EGF344) fija una rampa de abertura para llevar la temperatura T5 gradualmente al nivel de limitación de arranque de 1200F (640C). El sistema Turbotronic modula el control de combustible para mantener este punto de ajuste hasta que el arrancador se desembrague. Después de que se desembrague el arrancador, el punto de ajuste de la temperatura T5 se eleva al nivel especificado más alto. d. Al alcanzar el 60% de velocidad, el embrague del arrancador gira libremente y el sistema de arranque se desenergiza. El operador o el sistema de control del proceso toma el control y la velocidad de ajuste de velocidad desciende gradualmente al nivel de funcionamiento a razón de 0,5 por ciento de velocidad por segundo. e. Los álabes directores variables de entrada comienzan a abrir al 75 por ciento de velocidad y están completamente abiertos al alcanzar la velocidad del la velocidad 92 por ciento del productor de gas. f. A la velocidad seleccionada en una turbina de un solo eje, el sistema regulador asume el control del control electrónico de combustible. El sistema de control envía señales analógicas al regulador electrónico de combustible para controlar la velocidad al nivel seleccionado. El operador controla la regulación de velocidad en una máquina de eje dividido. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 g. Si la temperatura de la turbina sobrepasa el punto de ajuste de limitación (indicando la falla de los circuitos de control de temperatura) la inminente alarma por alta temperatura de la turbina se ilumina después de 10 segundos. Si la temperatura permanece alta después de transcurridos 20 segundos, se inicia una parada. La demora de tiempo permite un exceso de temperatura momentáneo durante las condiciones transitorias de carga. h. Si la temperatura de la turbina continúa aumentando más allá del nivel de limitación y la temperatura alcanza un límite máximo más alto, el circuito de parada por temperatura T5 de la turbina se activará e iniciará inmediatamente una indicación de falla por alta temperatura T5 y una parada de la turbina. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.55 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar CONTROL SoLoNOx El control SoLoNOx es ligeramente diferente entre una turbina de dos ejes y una de un solo eje. El modo de bajas emisiones no se activa hasta que la turbina esté al 50% de su carga de régimen. MODO SoLoNOx DE DOS EJES En una turbina de dos ejes, el 50% de carga se calcula como una velocidad. Esto es aproximadamente la velocidad NGP de 88% (varía con el tipo de turbina). Por debajo de esta velocidad, la turbina está funcionando en el modo de altas emisiones, con la válvula de purgado cerrada (velocidad NGP superior al 80%). Apertura de los álabes variables. Las SIV cerradas y el combustible piloto a un flujo de aproximadamente 30%. Cuando se alcance el 50% de carga, punto de ajuste creciente de velocidad (88%), el sistema se transferirá al modo de funcionamiento de bajas emisiones. La válvula de purgado comenzará a abrirse para controlar hasta un punto de ajuste de temperatura T5 establecido durante la prueba de la turbina para controlar el CO. Una vez que la turbina esté controlando en el nuevo punto de ajuste de temperatura T5, la válvula EGF345 comenzará a cerrarse y a reducir el flujo piloto del 30% a aproximadamente el 2% (estos porcentajes son aproximados y los porcentajes correctos se toman de la placa de datos de la turbina). Se considera que la turbina está ahora en el modo de bajas emisiones. A medida que aumenta la carga, se agrega más combustible. A medida que se agrega más combustible la temperatura Tpz aumenta, esto permitirá que la válvula de purgado comience a moverse hacia la posición cerrada y estará completamente cerrada a la velocidad NGP de 98%. (Vea la Figura 8.35). 8.56 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Figura 8.35 Control de la válvula de purgado y del combustible piloto 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.57 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar MODO SoLoNOx DE UN SOLO EJE El sistema de control calcula el 50% de carga de una máquina de un solo eje para la temperatura T1 del día, por debajo de este punto de ajuste la turbina está en el modo de altas emisiones, la válvula de purgado está cerrada (velocidad NGP de 72%), los álabes variables abiertos, las SIV cerradas y el combustible piloto con un flujo de aproximadamente el 30%. Al 50% de carga de régimen para la temperatura T1 del día, los controles dispararán el sistema para introducir el modo de bajas emisiones. Los álabes variables del compresor se moverán hacia la posición cerrados para controlar la temperatura T5 al punto de ajuste establecido en la prueba de la turbina para controlar el CO. Una vez que la turbina esté controlando en el nuevo punto de ajuste de temperatura T5, la válvula EGF345 se cerrará para reducir el combustible piloto del 30% a aproximadamente el 2% (estos porcentajes son aproximados y los porcentajes correctos se toman de la placa de datos de la turbina). Se considera que la turbina está ahora en el modo de bajas emisiones. A medida que se agrega carga la temperatura Tpz aumenta, esto permitirá que los álabes variables se muevan hacia la posición abierta y estarán completamente abiertos al 98% de carga. (Vea la Figura 8.36) 8.58 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Figura 8.36 Control de los alabes variables y del combustible piloto ORIFICIO PILOTO VARIABLE Además de los funcionamientos anteriores, tanto para las turbinas de un solo eje como de dos ejes, la válvula piloto variable (EGF345) se transferirá a una posición de abierta durante un tiempo predeterminado si, durante un barrido del sistema de control, (<50 milisegundos) se detecta un cambio de 0,5 mA a la válvula electrónica de combustible (EGF344). Esto es para estabilizar la temperatura Tpz durante los cambios en la demanda de combustible. A veces se le llama “piloto de condición transitoria”. SISTEMAS ANTIGUOS Debido a los adelantos en la tecnología, Solar ha hecho cambios a los sistemas de combustible, lo que significa que se han reemplazado componentes. Esta parte del capítulo describirá los dispositivos antiguos que se utilizan todavía. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.59 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar VÁLVULA SECUNDARIA DE CORTE DE GAS COMBUSTIBLE Y SOLENOIDE DE CONTROL La válvula solenoide secundaria de gas combustible (L342-1) es una válvula eléctrica multipuerto que controla la presión de gas piloto que va hacia la válvula de corte secundaria (V2P932). El solenoide provee un venteo de escape rápido para la lumbrera de gas piloto secundario de corte en la condición de desenergizado, y dirige el gas piloto a la válvula secundaria de corte en la condición de activado. La válvula secundaria de corte (Figura 8.37) tiene tres lumbreras marcadas: una para el gas combustible entrante, una para el saliente y una para el gas piloto entrante. El carrete interno de la válvula se mantiene en la posición cerrada para bloquear el conducto entre la entrada a la lumbrera de salida mediante un resorte de control. Cuando el solenoide secundario se activa, se aplica gas piloto a la parte superior del carrete, para vencer la tensión del resorte y abrir el conducto entre las lumbreras de entrada y de salida de gas combustible (Figura 8.38). 8.60 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Figura 8.37 Válvulas primaria y secundaria de corte de combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.61 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 8.38 Válvula secundaria de corte 8.62 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 VÁLVULA DE CONTROL DE GAS COMBUSTIBLE (sistemas SoLoNOx anteriores) Durante el funcionamiento de la turbina, la válvula de control de gas combustible (VGF931), que se muestra en la Figura 8.39, controla la presión de gas combustible hacia la válvula de estrangulamiento (A0931), y mantiene la presión diferencial correcta entre la presión de combustible controlada y la presión de descarga del compresor de la turbina (Pcd). El conjunto de válvula incluye una seta de diafragma cargada por resorte, tres válvulas cargadoras, las cuales modulan una a la vez, y orificios restrictores. La presión Pcd de la turbina, que se toma de la carcasa del difusor del compresor, se dirige a la parte superior del diafragma en las válvulas cargadoras número uno, dos y tres. La presión Pg, dirigida internamente desde el puerto de descarga del control de combustible, se aplica al lado opuesto de los diafragmas. La modulación de las válvulas cargadoras, debido al diferencial de estas dos presiones más los resortes internos, controla la abertura y el cierre de cada orificio de purgado de válvula cargadora. La presión de gas combustible, dirigida internamente desde la lumbrera de entrada de control de combustible, se aplica a la parte inferior del diafragma de la válvula principal de disco a través de un filtro interno o externo. La modulación del orificio de purgado de la cargadora número uno controla la presión de Pc bajo el diafragma de la válvula principal de disco, la cual a su vez controla la presión Pg y abandona el control de combustible. Después del 50% de velocidad, la cargadora número uno se cierra completamente debido a la diferencial entre la presión Pcd y Pg. En este momento, la cargadora número dos asume la carga y se comienza a modular hacia la dirección abierta hasta aproximadamente el 75% de la velocidad Ngp. De este punto en adelante, la cargadora número dos está completamente abierta y el control de la presión Pg está ahora bajo el control de la cargadora número tres (Figura 8.40). La válvula de control de combustible se ajusta en la fábrica en un banco de flujo calibrado y no debe requerir ningún ajuste en el sitio de instalación. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.63 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 8.39 Válvula de control de gas combustible Figura 8.40 Programa de control de la válvula de control de combustible 8.64 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 CONTROL ELÉCTRICO MODULADOR DE COMBUSTIBLE (EGF931) El módulo de control de combustible, (Figura 8.41) ubicado corriente abajo de la válvula secundaria de corte de combustible es una servoválvula eléctrica de lazo cerrado que controla el estado estacionario y el estado variable del flujo de combustible que va a la turbina de gas. Esta válvula reemplaza el control de combustible, la válvula de estrangulamiento y el actuador de la cargadora mecánica de tres cabezales. El módulo es energizado por 24 VCC y controlado por una señal de 4 - 20 mA proveniente de un módulo analógico en el sistema de control del PLC. Hay un transductor de presión diferencial ubicado (TPD341-3) ubicado en el sistema de control que desarrolla una señal diferencial entre la presión de salida de control de combustible (Pg) y la presión de descarga del compresor (Pcd). Esta señal de presión diferencial se compara con un programa diferencial preprogramado, instalado en el PLC, y producirá una señal de error si el diferencial desarrollado no coincide con el programa. El error generará una corrección que irá a un módulo analógico de salida. El módulo analógico convertirá esta señal digital a una señal de control de 4 - 20 mA que se enviará al control de combustible. Además de los programas de encendido y aceleración programados ubicados en el PLC, hay también señales de corrección para modular el control de combustible en cualquier momento en que la turbina de gas no mantenga la potencia de salida de velocidad de 100% (60 Hz) del generador. El control electrónico de combustible reemplaza también a la válvula de estrangulamiento y al actuador de la válvula de estrangulamiento. Controla el volumen de combustible para mantener el punto de ajuste de velocidad. Dentro del módulo de control eléctrico (Figura 8.41) hay un transformador de desplazamiento variable lineal (LVDT) cuyo núcleo está unido al eje interno. El movimiento de este eje iniciará una señal de retroalimentación a medida que se mueve el eje interno. Esta señal cancelará la señal de corrección proporcionando una unidad de control proporcional. La Figura 8.42 es un diagrama simplificado del control de combustible que describe la forma en 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.65 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar que el combustible se divide después de entrar en la unidad. Esto permite que entre combustible de alta presión al control para proporcionar fuerzas de contracompensación que requieren fuerza mínima para abrir y cerrar la válvula. Figura 8.41 Control electrónico de combustible (Válvula PEC EGF-931) 8.66 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Figura 8.42 Diagrama simplificado del sistema de combustible COMBUSTIBLE PILOTO CONTROL PILOTO UNO (DOS EJES) En una turbina de eje dividido la válvula de corte piloto uno (V2P937-2) es una válvula de esfera normalmente abierta que controla el flujo de combustible piloto 1 al múltiple piloto. Cuando la turbina alcanza aproximadamente la velocidad Ngp de 88% el solenoide de control piloto 1 recibe el comando de cerrar el piloto 1, una válvula de corte normalmente abierta, mediante la aplicación de presión Pcd al actuador. La válvula se cierra lentamente debido a un orificio instalado en la tubería de presión Pcd, por lo general a los 60 segundos. Este retardo de tiempo es para permitir que el combustible principal aumente el flujo para compensar el cierre de piloto 1. Un temporizador de desconexión piloto comienza su conteo cuando la válvula comienza a cerrarse. Cuando el temporizador termina su conteo, 30 segundos, el piloto 3 comienza a cerrarse. En caso de que la velocidad de la turbina disminuya por debajo del 86%, las válvulas piloto 1 y 3 se abrirán rápidamente para evitar la 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.67 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar extinción fortuita de la llama y regresar el sistema al modo de altas emisiones. El piloto uno proporciona el 20% del combustible total cuando se abre. PILOTO DOS El circuito de combustible piloto 2 tiene un orificio fijo que proporciona una llama de difusión para la estabilidad de la combustión durante los modos de altas y bajas emisiones. Este flujo de combustible es continuo; se origina después del conjunto de control de combustible y no tiene capacidad de corte independiente. En cualquier momento en que las válvulas primaria y secundaria de corte de combustible estén abiertas, habrá un flujo continuo de combustible piloto 2 al múltiple piloto. El piloto dos proporciona aproximadamente del 2 al 2,5% del combustible total. PILOTO TRES Este piloto, normalmente llamado piloto de condición transitoria, funciona para proporcionar estabilidad de combustión adicional durante el modo de funcionamiento de altas emisiones y durante las descargas de condición transitoria. El piloto 3 se abre durante el modo de funcionamiento de altas emisiones, se cierra durante el modo de funcionamiento de bajas emisiones y se abre temporalmente cada vez que se detecta una señal de disminución considerable de combustible. Esto es por lo general durante 30 segundos. En cualquier momento en que el piloto 3 se abre, el sistema se transfiere del modo de bajas emisiones al de altas emisiones. El piloto 3 es un solenoide eléctrico normalmente cerrado de 24 voltios que recibe una señal del microprocesador para abrirse cuando se requiera. El piloto tres proporciona aproximadamente del 7,5 al 8% del combustible total cuando se abre. CONTROL PILOTO UNO (DOS EJES) La válvula de corte de combustible piloto uno (V2P937-2) es una válvula de esfera normalmente abierta que controla el flujo de combustible piloto 1 hacia el múltiple piloto. Cuando el generador alcanza el 50% de su carga de régimen, la válvula solenoide de múltiple piloto uno se transfiere y permite que el aire 8.68 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 de presión Pcd cierre la válvula de corte piloto uno, deteniendo el flujo de combustible piloto 1. La válvula se cierra lentamente debido a un orificio instalado en la tubería de aire de presión Pcd, por lo general 60 segundos. Esto permite que el circuito de combustible principal proporcione más combustible. Cuando la válvula comienza a cerrarse, un temporizador de desconexión piloto inicia su conteo. Cuando termine el conteo, el orificio de control proporcional comenzará a cerrarse (vea debajo). Si la carga de la turbina disminuye a menos del 45% de carga de régimen, la válvula solenoide piloto uno vuelve a transferirse. La presión Pcd se ventea a través de la válvula de escape rápido y la piloto uno regresa rápidamente a su posición normalmente abierta. Esto permite la entrada de combustible piloto adicional al inyector para estabilizar la combustión y evitar una extinción fortuita de la llama debida a la mezcla pobre anterior. Además, en el caso de que la temperatura TPZ (temperatura de la zona primaria) o T5 disminuya a 100F más baja que el punto de ajuste de temperatura Tpz/T5, cuando está en el modo de bajas emisiones, la válvula piloto uno volverá a abrirse para enriquecer la mezcla de combustible de la cámara de combustión hasta que la temperatura se restaure a límites aceptables. ORIFICIO DE CONTROL DE VELOCIDAD DE LA VÁLVULA DE CORTE PILOTO (PSVV0) El orificio PSVV0 (F0948) es un orificio surtidor viscoso, compuesto de muchos conductos de flujo en paralelo, que dosifica el aire que entra al actuador de la válvula de corte piloto para controlar su régimen de cierre. VÁLVULA SOLENOIDE DE CORTE PILOTO UNO La válvula solenoide de corte piloto uno (L343-2) es una válvula accionada por resorte normalmente cerrada. La válvula controla la posición de la válvula de corte piloto uno (V2P937-2). A ciertas cargas del generador (menos del 50% de carga), el solenoide se desenergiza y la válvula V2P937-2 se abre. Cuando la carga del generador sobrepasa el 50% de carga de régimen, la válvula solenoide se activa para permitir 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.69 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar que el gas de control piloto entre en la válvula V2P937-2, controlado por el orificio F0948. Cuando la carga disminuye por debajo del 45%, la válvula se desenergiza, permitiendo que el aire de gas de control se ventee de la válvula V2P937-2 para abrir la válvula y comenzar el flujo piloto 1. ORIFICIO DE CONTROL PROPORCIONAL En el sistema SoLoNOx inicial se incorporó una válvula de corte piloto de condición transitoria cargada por resorte (piloto 3) y un orificio fijo (piloto 2). Éstos han sido reemplazados por un orificio de control proporcional (AO932) que es modulado por el actuador electrohidráulico (L344-7) (Figura 8.43). Dentro del orificio de control proporcional hay una clavija deslizante con una vía de combustible taladrada. El actuador mueve la clavija deslizante lo cual varía el tamaño del orificio dando como resultado un cambio en el flujo de combustible. Con el actuador en la posición completamente extendida el orificio variable estará parcialmente abierto permitiendo que aproximadamente el 2,5% del combustible interno pase al múltiple piloto. Cuando el actuador está completamente retraído aproximadamente del 8 al 10% del combustible pasará a través de la válvula lo que da como resultado un aumento en el quemado de difusión y un aumento en las emisiones. 8.70 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 ACTUADOR ELECTROHIDRÁULICO DEL ORIFICIO PROPORCIONAL Este actuador L344-7 que se muestra en la Figura 8.43 es un actuador de baja presión que recibe su potencia del sistema de aceite lubricante del conjunto turbogenerador. Un motor de par interno recibe una señal de 4 a 20 mA del procesador para mover el orificio de control proporcional. El motor de par crea un desequilibrio de presión a través de la válvula deslizadora de control lo que hace que la válvula deslizadora se mueva. Esto dirige la presión hidráulica a un lado u otro del pistón. A medida que el pistón se mueve, un resorte de retroacción integral anula la fuerza creada por la señal de 4 a 20 mA. Se pueden obtener movimientos muy pequeños del orificio de control proporcional. Figura 8.43 Actuador electrohidráulico 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.71 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE El gas combustible entra al sistema a través del colador del gas combustible fuera del patín (FS931), en donde se eliminan las materias contaminantes de gran tamaño tales como las virutas de soldadura. El transductor de presión (TP386) monitorea la presión de combustible entrante y hará sonar una alarma si la presión cae por debajo de 240 lb/pulg2 manométricas y parará el conjunto turbogenerador si la presión sobrepasa las 305 lb/pulg2 manométricas. 1. 8.72 Secuencia de verificación de válvulas a. Después de que se pulsa el botón pulsador de arranque, el transductor de presión S342-1 comprueba la presión de gas entre las válvulas primaria y secundaria de corte en el sistema de combustible. Si la presión es mayor de 45 lb/pulgada2, el solenoide de venteo de gas combustible (L341-3) se abre y se ventea la presión de gas. b. Cuando el temporizador de venteo de gas termina su conteo, se cierra la válvula de venteo. El presostato de combustible verifica de nuevo la presión. Si la presión no ha disminuido por debajo de 42 lb/pulgada2, aparece una indicación de que hay una fuga en la válvula primaria de corte. Se anuncia una falla de válvula de gas combustible y se cancela la secuencia de arranque. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 c. Una vez que se complete la verificación previa, se energiza el solenoide de la válvula de corte primaria de gas combustible (L341-1) durante cinco segundos y se cierra. El gas piloto vence la fuerza de cierre de los resortes en el actuador de la válvula de corte y abre la válvula primaria de corte de gas combustible (V2P931), para dejar entrar combustible a la cavidad entre las válvulas primaria y secundaria de corte o el actuador de ganancia amplia. Si la presión de gas no alcanza el punto de ajuste del transductor de presión, mayor de 45 lb/pulg2 manométricas, se indica una falla de apertura de la válvula primaria de corte. Se anuncia una falla de válvula de gas combustible y se cancela el arranque. d. Después que el temporizador termina su conteo, la válvula primaria se cierra para atrapar la presión entre las válvulas primaria y secundaria de corte. La presión debe permanecer por encima del punto de ajuste de 45 lb/pulgada2 durante el período de tiempo del temporizador de la válvula secundaria. Si la presión desciende por debajo del punto de ajuste de 42 lb/pulgada2, se indica una fuga en la válvula secundaria. Se anuncia una falla de válvula de gas combustible y se cancela el arranque. e. Cuando el temporizador de comprobación de la válvula secundaria termina su conteo, se abre la válvula secundaria de corte de gas combustible por la presión piloto aplicada mediante el piloto de la válvula secundaria de corte de gas combustible L342-1. El gas atrapado se libera hacia la turbina, y comienza el conteo del temporizador de comprobación de fuga de la válvula primaria de corte de gas combustible. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.73 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 f. 8.74 Capacitación técnica de Solar Cuando el temporizador de comprobación de fuga de la válvula primaria de corte termina su conteo, el transductor de presión comprueba la presión entre las válvulas primaria y secundaria de corte. Si la presión está por encima del punto de ajuste, se indica una fuga en la válvula primaria de corte. Se anuncia una falla de válvula de gas combustible y se cancela la secuencia de arranque. Una vez que el temporizador termina su conteo, la válvula secundaria se cierra y la secuencia de arranque puede continuar. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE DE DOS EJES SECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO Desde el arranque hasta aproximadamente la velocidad Ngp de 88% corregida, (varía con el tipo de turbina), el conjunto turbogenerador está funcionando en el modo de altas emisiones, la válvula de purgado se abre, los álabes variables se abren (después de pasar el área de bombeo), las válvulas SIV se cierran y las válvulas de corte de combustible piloto se abren. En este momento el 70% del combustible está fluyendo a través del circuito de combustible principal y el 30% a través del circuito piloto. Las turbinas con los tres pilotos individuales estándar tendrán el 20% del combustible a través del piloto 1, el 7,5% a través del piloto 3, y el 2,5%% a través del piloto 2. Estos valores pueden variar ligeramente según se determine en el laboratorio de pruebas. Cuando la Ngp corregida alcance el 88% (corregida por la entrada de la temperatura T1) el sistema se transferirá al modo de funcionamiento de bajas emisiones. La temperatura T2 se calculará utilizando tres entradas de temperatura T2 provenientes de los RTD o de los termopares para proporcionar entradas para calcular la temperatura Tpz. La válvula de purgado comenzará a modular hacia la dirección de cierre si se cumplen las condiciones siguientes. 1. Velocidad Ngp corregida mayor del 88%. 2. Temperatura Tpz o T5 mayor que el punto de ajuste de cierre de la válvula de purgado 3. Error de la válvula de purgado (punto de ajuste de la temperatura Tpz o T5 - la temperatura Tpz o T5 real tiene un error + o - de un valor establecido). Cuando la velocidad Ngp corregida es < 88% la válvula de control de dirección se desenergiza y las válvulas de tope se activan. Esto hace que la válvula de purgado se abra completamente. Cuando la velocidad Ngp corregida sea mayor del 88% la válvula de control direccional se desenergizará y la válvula de purgado permanecerá en su posición actual. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.75 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Si el error llega a ser mayor de un número especificado de + ó - grados, las válvulas de tope se activarán y la válvula de control direccional se moverá en la dirección adecuada para modular la válvula de purgado hasta que el error disminuya a las tolerancias + ó - correctas. Las válvulas de tope no permanecen en una posición hasta que el error se haya eliminado completamente. Están programadas por medio de un temporizador de ancho de pulso de 500 impulsos (Figura 8.24). El temporizador se restablece cada 5 segundos. Cuando el error es mayor que el conteo del temporizador la válvula de purgado modulará en la dirección adecuada, según lo determine la posición de la válvula de control direccional, manteniendo las válvulas de tope abiertas para corregir el error. Cuando el conteo de tiempo es mayor que el error, las válvulas de tope se desenergizan hasta que el temporizador alcance el conteo de 500 y se reposicione. Tan pronto como el temporizador comienza su conteo la válvula de tope se reactiva y una vez más disminuye el error hasta que el contador vuelve a ser otra vez mayor que la señal de error. Esta acción de impulso da una acción mucho más positiva en los controles, evita la sobrecorrección y permite una corrección máxima al comienzo y disminuye la señal de corrección a medida que el error disminuye. El movimiento de la válvula de purgado tiene lugar, por lo general, a la velocidad Ngp de 93 a 97%, estando la válvula completamente cerrada a la velocidad de 97%. Una vez que la temperatura Tpz/T5 real esté dentro de 100 grados del punto de ajuste, 50 grados usando el punto de ajuste de temperatura T5, el procesador iniciará un temporizador y ordenará al piloto 1 que se cierre. Treinta segundos después de que se cierre el piloto 1, el piloto 3 recibirá un comando para que se cierre. El piloto dos continuará fluyendo proporcionando sólo el 2,5% del combustible a la cámara de combustión. El sistema estará ahora en el modo de funcionamiento de bajas emisiones 8.76 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE DE UN SOLO EJE SECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO Desde el arranque hasta el 50% de carga, (2500 kW) varía con el tipo de turbina, el conjunto turbogenerador está funcionando en el modo de altas emisiones, con los álabes directores en su posición de funcionamiento normal y la piloto uno y la válvula de control proporcional en su posición totalmente abiertas. La distribución de combustible en este momento es que el 70% del combustible que está siendo suministrado por el circuito de combustible principal y el 30% a través del circuito de combustible piloto. En el circuito de combustible piloto, la división del combustible entre los pilotos es determinada por los inyectores de combustible. La distribución exacta del combustible variará de acuerdo con cada turbina y eso se determina en el laboratorio de pruebas durante la prueba de rendimiento inicial de la turbina. La válvula de purgado, en una turbina de un solo eje, está en la posición cerrada y los actuadores de las válvulas de entrada de mezclador de vórtice están todos despresionizados o cerrados. Con excepción de la división de combustible principal/piloto, la secuencia de arranque de la turbina es idéntica a la del conjunto turbogenerador que no es SoLoNOx hasta que éste alcance el 50% de carga de régimen. Al 50% de régimen de carga, (250 kW), los controles disparan el sistema para introducir el modo de funcionamiento de bajas emisiones. El sistema de control proporcional de los álabes variables del compresor se activa y los álabes variables se mueven hacia la dirección de cierre reduciendo la cantidad de aire másico que fluye a través de la turbina. Esto dará como resultado menos aire por volumen de combustible en cada inyector generando una mezcla de combustible/aire más rica y una zona de temperatura primaria (Tpz/T5) más alta. Por lo general toma alrededor de tres minutos para que la temperatura Tpz/T5 aumente a dentro de 100 F del punto de ajuste de temperatura Tpz (50 grados de punto de ajuste de temperatura T5). En ese punto al solenoide piloto uno se le da el comando de cerrar la válvula de corte piloto uno a un régimen lento, aproximadamente 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.77 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar 60 segundos, lo cual se obtiene mediante un orificio mecánico en la tubería de presión Pcd. Al mismo tiempo comienza a cerrarse la piloto uno y también comienza el conteo de un temporizador de desconexión de piloto uno. 8.78 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Figura 8.44 Lógica de flujo de bloque de piloto uno 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.79 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Después de que el temporizador de piloto uno termina su conteo y la temperatura Tpz calculada está con 20 (temperatura T5 real) o dentro de ±15 F del punto de ajuste de temperatura Tpz, el actuador de la válvula de control proporcional recibirá una señal para accionar el orificio de control proporcional hacia la posición de cierre. La válvula nunca se cierra completamente pero reduce el flujo de combustible a través de la válvula del 8 - 10% a alrededor del 3%, manteniendo una pequeña llama de difusión estabilizadora. Desde este punto hasta el 100%% de carga, el suministro de combustible a los inyectores provendrá del circuito de combustible principal excepto el 3% que viene a través de la válvula de control proporcional. Los álabes variables se modulan hacia la posición abierta a medida que aumenta la carga manteniendo la temperatura Tpz/T5 en o cerca del punto de ajuste de temperatura Tpz/T5. En la configuración de turbina de un solo eje, los actuadores de las SIV nunca deberán abrirse normalmente. No obstante, las SIV funcionan sobre un porcentaje de carga para un solo eje, si la carga aumenta por sobre el punto de ajuste de apertura de las SIV, éstas se abren. Esto proporcionará más aire a través de los inyectores y reducirá la temperatura Tpz/T5. Cuando la carga disminuye al punto de ajuste de SIV cerrada, el solenoide se desenergiza. La presión se purga y las SIV se cerrarán. Además del funcionamiento anterior, la válvula de control proporcional se transferirá también a la posición abierta momentáneamente si, durante un barrido del sistema de control, de 40 milisegundos, se detecta una señal de disminución de combustible de 0,5 mA al control electrónico de combustible. Las pilotos se abren para estabilizar la temperatura Tpz durante demandas de disminución de combustible estimuladas por una reducción en la carga. El diagrama lógico de flujo de bloque (Figura 8.44) proporciona una ilustración de todos los parámetros que se deben cumplir antes de que se cierre la piloto uno, permitiendo que el conjunto turbogenerador vaya al modo de bajas emisiones. Una vez que el conjunto turbogenerador esté en bajas emisiones, si alguno de estos parámetros cambia, tal como que la temperatura Tpz real llegue a ser de 100 grados menos que el punto de ajuste de temperatura Tpz, o el 8.80 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 interruptor disyuntor del generador se abra, o la carga se reduzca a menos del 50%, la piloto uno se abrirá rápidamente para transferir la turbina de nuevo al modo de altas emisiones. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.81 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 8.45 Válvula de control proporcional 8.82 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 ACTIVIDAD DEL ESTUDIANTE 1. 2. Las concentraciones de NOx significativamente altas se comienzan a producir. a. solamente a temperaturas de reacción muy bajas (2300F e inferiores). b. a temperaturas bajas de reacción (de 2700F e inferiores). c. a temperaturas altas de reacción (2900F y superiores). d. solamente a muy altas temperaturas de reacción (3500F y superiores). ¿Cuál es la diferencia básica en el tratamiento de la mezcla de combustible/aire en un sistema de combustión estándar comparado con un sistema SoLoNOx? _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 9080 3. El sistema SoLoNOx reduce las emisiones manteniendo una ___________________ que es lo suficientemente ________________ como para minimizar el CO y lo suficientemente _______________ como para controlar el NOx. 4. Desde el arranque hasta el 50% de carga nominal (velocidad Ngp de 88%), un conjunto turbogenerador equipado con SoLoNOx funciona en un modo de _______________ emisiones. Del 50 al 100% de carga, funciona en un modo de ______________ emisiones. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.83 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 8.84 Capacitación técnica de Solar 5. Tanto en las turbinas de uno como de dos ejes, los álabes variables comienzan a abrirse a la velocidad Ngp de __________ corregida y deben estar en su posición de tope mecánico totalmente abiertas a la velocidad Ngp de _________ corregida. 6. En una turbina de un solo eje, cuando funciona al _________ de carga o mayor, los álabes variables modulan según corresponda para mantener _________en el punto de ajuste. 7. Para abrir las válvulas de entrada de mezclador de vórtice, la ___________________ dirige aire ________________________ al múltiple de aire del mezclador de vórtice. 8. Escriba una relación de los tres múltiples que se utilizan en el sistema SoLoNOx. a. _______________________________________ b. _______________________________________ c. _______________________________________ © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 NOTAS: 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.85 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar NOTAS: 8.86 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 CLAVE DE RESPUESTAS 1. C 2. En un sistema estándar, el combustible y el aire se mezclan en la zona de combustión. En un sistema SoLoNOx, el combustible y el aire se premezclan en el inyector. 3. temperatura de la llama, alta, baja 4. alta, baja 5. Tanto en las turbinas de uno como de dos ejes, los álabes variables comienzan a abrirse a la velocidad Ngp de 75% corregida, y deben estar en su posición de tope mecánico totalmente abiertas a la velocidad Ngp de 92% corregida. 6. En una turbina de un solo eje, cuando funciona al 50% de carga o mayor, los álabes variables modulan según corresponda para mantener la temperatura Tpz/T5 en el punto de ajuste. 7. Para abrir las válvulas de entrada de mezclador de vórtice, el solenoide de la válvula de control del mezclador de vórtice dirige aire de presión Pcd al múltiple de aire del mezclador de vórtice. 8. A. múltiple de gas piloto b. múltiple de gas principal c. múltiple de SIV 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.87 (Página en blanco) Capacitación técnica de Solar 9080 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 8.89 SISTEMA SoLoNOx DE GAS COMBUSTIBLE para CONJUNTOS TURBOGENERADORES CENTAUR 40/50 y TAURUS 60 8.90 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 OBJETIVOS Al completar esta lección el estudiante podrá: 9080 1. Mencionar las condiciones bajo las cuales se producen las emisiones de NOx y CO. 2. Describir las diferencias básicas entre un sistema de combustión estándar y un sistema de combustión SoLoNOx. 3. Explicar cómo reduce el sistema SoLoNOx las emisiones de NOx y CO. 4. Describir el perfil de las emisiones de una turbina SoLoNOx cuando funciona con una carga nominal de 0 a 50% comparada con el funcionamiento con una carga de 50 a 100%. 5. Mencionar las condiciones de la máquina y ambientales para el modo de bajas emisiones. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.1 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar INTRODUCCIÓN A nivel mundial, existen requisitos cada vez más exigentes para mejorar la calidad del aire mediante la reducción de las emisiones tóxicas ocasionadas por el funcionamiento de los equipos. Como respuesta a estos requisitos, Solar ha desarrollado el sistema SoLoNOx, un sistema seco de control de emisiones que reduce con éxito las emisiones de NOx y CO. El resultado de este esfuerzo es el diseño del sistema de combustible SoLoNOx que incluye carcasas y revestimientos nuevos para la cámara de combustión, inyectores de combustible nuevos, múltiples de combustible adicionales y un sistema de entrega de combustible de diseño mejorado. Las nuevas turbinas SoLoNOx, de gas solamente, reducen las emisiones NOx a 25 ppmv y, las turbinas retromodificadas y reacondicionadas están garantizadas que tienen menos de 42 ppmv. Estas garantías entraron en vigor después de enero de 1995. La emisión de monóxido de carbono (CO) está limitada a 50 ppmv para las turbinas nuevas y retromodificadas. Estos requisitos de emisiones solamente pueden obtenerse durante el funcionamiento entre el 50 y el 100% de carga con temperatura ambiente mayor de 0 grados F y corregidas al 15% de oxígeno. Actualmente hay disponible sistemas SoLoNOx de gas combustible, nuevos y retromodificados, para las turbinas Centaur, Taurus, Mars y Titan. A mediados del año 1995 se introdujo un sistema de doble combustible SoLoNOx para los conjuntos turbogeneradores Centaur 50 y Taurus 60. Las turbinas de doble combustible, en la actualidad, están garantizadas para 42 ppm NOx (Gas combustible), 100 ppm NOx (Combustible líquido) con un nivel de CO de menos de 50 ppm para ambas. 9.2 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 EMISIONES GARANTIZADAS Las emisiones SoLoNOx garantizadas se muestran en la Tabla 9.1. Tabla 9.1 Emisiones SoLoNOx garantizadas* Tipo de emisión Retromodificación de gas combustible Gas combustible, turbina nueva Funcionamiento con doble gas combustible, turbina nueva Funcionamiento con doble combustible líquido, turbina nueva NOx 42 ppmv 25 ppmv 42 ppmv 100 ppmv CO 50 ppmv 50 ppmv 50 ppmv 50 ppmv *Las emisiones garantizadas se aplican durante el funcionamiento entre 50 - 100% de carga nominal con temperatura ambiente de 0F y superiores, corregidas al 15% de oxígeno. Figura 9.1 Turbina Taurus SoLoNOx de gas combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.3 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar NOx y CO Las emisiones de NOx y CO son subproductos de la reacción de los hidrocarburos (combustible), el nitrógeno y el oxígeno durante el proceso de combustión en la turbomaquinaria. Esta reacción tiene lugar en la Tpz (temperatura en la Zona Primaria). Esta es la llama en la cámara de combustión. (Figura 9.2). A temperaturas de alta reacción (2900 F y superiores), se producen concentraciones de NOx significativamente más altas mediante la fijación térmica. Debido a que las moléculas de NOx son altamente estables, una vez que se forman se mantienen intactas por lo que resta la combustión y el ciclo de enfriamiento, y son emitidas a la atmósfera a través del tubo de escape vertical. El monóxido de carbono (CO) se genera como producto intermedio de la oxidación del combustible hidrocarbúrico. A temperaturas de combustión superiores, este producto se convierte en bióxido de carbono. A temperaturas de combustión más bajas (inferiores a 2700F), las moléculas de CO abandonan la zona de combustión sin haber participado en la reacción. Esto se debe ya sea a la reacción inadecuada o al enfriamiento brusco de la reacción debido al aire de enfriamiento que entra a los revestimientos del área de combustión a través de orificios de difusión. Esto da como resultado emisiones más altas de CO a la salida de la zona de la cámara de combustión. 9.4 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Figura 9.2 Formación de NOx y CO Con la formación de NOx ocurriendo a altas temperaturas, y las emisiones de CO a bajas temperaturas, el desafío de que se produzca una combustión seca baja en NOx es que el funcionamiento se logre a una temperatura de combustión tan baja que los niveles de formación de NOx se mantengan dentro de los niveles aceptables, y lo suficientemente alta para que se minimicen las emisiones de CO. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.5 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar TIPOS DE COMBUSTIÓN COMBUSTIÓN POR LLAMA DE DIFUSIÓN En una cámara de combustión estándar, el combustible entra a la cámara de combustión a través de los inyectores de combustible, al mismo tiempo que se inyecta el aire de combustión a través de orificios fijos o tubos de inyección de aire por separado. El combustible y el aire se unen en la zona de combustión (Figura 9.3). Esto se conoce como inyección de combustible por difusión, y el área en la cámara de combustión en donde ocurre la reacción se conoce como la zona primaria. El proceso de mezclar combustible y aire simultáneamente con la combustión da como resultado una llama altamente irregular que funciona en una amplia gama de temperaturas (de 2000 a 4000F). Por consiguiente, existen las condiciones que favorecen la formación de emisiones de NOx y CO. Figura 9.3 Combustión estándar comparada con la combustión con premezcla pobre 9.6 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 En el sistema de la cámara de combustión con premezcla pobre, Figura 9.3, el aire y el combustible se premezclan en el inyector antes de entrar en los revestimientos de la cámara de combustión. Se reducen o eliminan los grandes orificios de aire de dilución situados en los revestimientos de la cámara de combustión cerca de la zona primaria. La combustión se introduce después de que la mezcla de gas/aire premezclado sale de los inyectores. La gráfica en la Figura 9.4 ilustra las características de las emisiones en una turbina con combustión de la llama por difusión con niveles de carga variados. Conforme aumenta la carga, el combustible adicional añadido a la combustión produce un incremento en las temperaturas, y por consiguiente, un aumento en las emisiones de NOx. Conforme la carga y la temperatura disminuyen, las emisiones de NOx también disminuyen. Sin embargo, a carga y temperaturas más bajas, la emisiones de CO se incrementan. Por lo tanto, el objetivo del sistema SoLoNOx es funcionar a una temperatura de combustión estable que mantenga, tanto el NOx como el CO, dentro de los requisitos de regulación en la gama de cargas de 50 a 100%. Figura 9.4 Características de las emisiones de una cámara de combustión de turbina estándar 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.7 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar COMBUSTIÓN CON PREMEZCLA POBRE Se trata del proceso de combustión que se utiliza en el sistema SoLoNOx. Los inyectores de combustible SoLoNOx incluyen un conducto de premezclado en donde se agrega combustible a una corriente de aire en remolino, Esto da como resultado la premezcla de combustible y aire antes de entregarse a la cámara de combustión (Figura 9.3). El proceso de premezclar combustible y aire antes de la combustión da como resultado un patrón de llama uniforme que produce una temperatura de aproximadamente 2800F en condiciones óptimas. Debido a la ausencia de zonas de temperatura de alta reacción, no ocurre la formación de NOx. Del mismo modo, se puede evitar la formación de altas emisiones de CO si se mantiene la temperatura de la combustión uniforme, aun durante períodos de carga reducida. Esto se logra mediante el control de la relación de combustible a aire desviando o disminuyendo el aire de la cámara de combustión que fluye a los inyectores de combustible. Corriente abajo de la zona primaria se introduce aire adicional a la cámara de combustión a través de orificios pequeños localizados en los revestimientos interior y exterior. Este aire se une a los gases calientes de la combustión y disminuye la temperatura de entrada al rotor de la turbina (TRIT) hasta los niveles de funcionamiento de diseño. La Figura 9.5 ilustra la gama de relaciones combustible/aire y su efecto sobre la temperatura de la llama.En el modo tradicional, la relación aire/combustible se aproxima a la relación de 17:1 para el gas natural. Se puede reducir la temperatura de la llama si se utiliza una premezcla pobre de aire/combustible o una mezcla rica/pobre. La mezcla rica/pobre tendría que pasar por condiciones tradicionales conforme se reduce la carga. Es por eso que se prefiere utilizar la premezcla pobre. 9.8 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Figura 9.5 Relación aire/combustible comparada con la temperatura de la llama MODOS DE FUNCIONAMIENTO SoLoNOx El sistema SoLoNOx mantiene las emisiones a un nivel aceptable en la gama de cargas del 50 al 100% manteniendo una mezcla de combustible/aire premezclado pobre que elimina las zonas de temperatura muy alta y muy baja que se encuentran en los sistemas de combustión (quemado por difusión) no premezclados. El resultado general es una temperatura más baja en la zona de temperatura primaria que en el sistema de combustión estándar. Debido a la uniformidad de la mezcla aire/combustible en la zona de combustión, hay una estrecha gama de relaciones de aire a combustible en las cuales la turbina puede funcionar de manera estable sin que se presenta la extinción fortuita de la llama. Bajo esta gama limitada, la mezcla de aire/combustible puede acercarse rápidamente a su límite de extinción durante el arranque o la reducción de la carga. Las dos características que se desarrollaron para resolver este problema son el control de combustible mediante 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.9 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar los circuitos de combustible piloto y principal, que resultó en los modos de funcionamiento a altas y bajas emisiones, y el control del aire que se entrega en la zona primaria. MODO DE ALTAS EMISIONES Desde el arranque hasta alcanzar el 50% de la carga (velocidad Ngp de 88% en turbinas de dos ejes y el 50% de la carga total en KW en las máquinas de un solo eje), que utilizan gas combustible, la turbina estará en el modo de altas emisiones (Figuras 9.6 y 9.7). En esta configuración los inyectores de combustible llevarán aproximadamente el 30% del total del combustible a través del circuito de combustible piloto y el 70% a través del circuito principal (Figura de referencia 9.3). Para las turbinas que funcionan en el modo de combustible líquido, la transición a bajas emisiones se produce al 80% de carga. En el circuito piloto, la mezcla de aire/combustible no se premezcla antes de entrar en la cámara de combustión y como resultado produce una combustión por difusión convencional y es considerablemente más rica que la mezcla de combustible/aire principal. Esto es a costa del aumento de emisiones, y por lo tanto, se considera como una condición no deseable o transitoria. Debido al aumento de emisiones, el sistema no puede mantener el bajo nivel de emisiones deseado y se identifica como el “Modo de altas emisiones”. 9.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Figura 9.6 Características típicas de las emisiones SoLoNOx (2 ejes) Figura 9.7 Características típicas de las emisiones SoLoNOx (1 eje) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.11 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar MODO DE BAJAS EMISIONES Por encima de la velocidad Ngp de 88% (90% de doble combustible), en las turbinas de dos ejes o por encima del 50% de la carga en kW, en las máquinas de un solo eje, el sistema funciona en el modo de bajas emisiones. Esto proporciona el 97% del flujo de combustible a través del circuito de combustible principal premezclado, con un flujo mínimo de combustible del 3% a través del circuito piloto. En el modo de combustible líquido, el 97% del combustible líquido fluye a través del circuito piloto durante las altas emisiones, y durante las bajas emisiones el 97% pasa a través del circuito de combustible principal. En este modo de funcionamiento se garantiza el cumplimiento con los niveles de emisiones. Los perfiles típicos de emisiones de gas combustible para los dos modos de funcionamiento se muestran en las Figuras 9.6 y 9.7. En el modo de bajas emisiones, el circuito de combustible principal todavía es muy pobre y tiene que ser complementado enriqueciendo la relación de combustible/aire. Esto aumentará la temperatura de la zona primaria de combustión a un nivel que mantenga las emisiones de CO dentro de los requisitos y evite las extinciones fortuitas de la llama. Esto se logra variando el volumen del flujo de aire a través de la cámara de combustión. En un conjunto turbogenerador de dos ejes Centaur o Taurus, esto se logra drenando el exceso de aire a través de la válvula de purgado. En una turbina de un solo eje, los álabes variables se utilizan modulando desde una posición totalmente abierta a una dirección de cierre reduciendo la cantidad de aire que fluye a través del compresor y los inyectores de combustible en la cámara de combustión. Esto proporciona un circuito de combustible principal más rico evitando las extinciones fortuitas de la llama y el aumento de emisiones de CO. FUNCIÓN DEL SISTEMA El sistema de doble combustible SoLoNOx proporciona gas combustible o combustible líquido a la presión y régimen de flujo requeridos a los inyectores de combustible en la cámara de combustión de la turbina. El sistema programa automáticamente el suministro 9.12 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 de combustible durante el arranque y la aceleración, y regula el flujo de combustible con el fin de controlar la velocidad de la turbina y la carga al tiempo del funcionamiento. El sistema también cuenta con los equipos y controles de funcionamiento necesarios para permitir transferencias de una fuente de combustible hacia la otra con la unidad funcionando. NOTA Consulte el diagrama esquemático del sistema de doble combustible SoLoNOx que acompaña a este libro para conocer el siguiente tema. DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO Los párrafos siguientes describen la función de los sistemas de doble combustible SoLoNOx que utilizan las turbinas de uno y dos ejes Centaur 40, 50 y Taurus 60 (Figuras 9.8 y 9.9 ). Para seguir la descripción de funcionamiento o determinar los límites prescritos o los puntos de ajuste en los siguientes párrafos, consulte el diagrama esquemático del sistema de combustible (149545) y (149537). El sistema de doble combustible SoLoNOx consiste básicamente en dos sistemas de combustible; gas combustible y combustible líquido. Cada sistema es completamente independiente uno del otro hasta que los sistemas llegan a los inyectores de combustible. En este punto, los dos sistemas se unen aunque los mismos nunca funcionan al mismo tiempo. Los sistemas requieren de 205 a 300 lb/pulgada2 de gas natural que cumpla con la Especificación de Solar y de 25 a 35 lb/pulgada2 de combustible líquido diesel #2 entregado al patín. Además del combustible, el sistema de combustible líquido requerirá una fuente de aire seco para proporcionar la atomización para el funcionamiento del combustible líquido así como aire para purgar más adelante el sistema de combustible líquido. El gas que fluye hacia el patín usualmente pasa por un medidor de flujo (FM586) que también contiene un transductor de presión diferencial de 4 a 20 mA (TF586) para medir el régimen de flujo del suministro de gas combustible. Algunos sistemas también requerirán filtración externa o interna si el 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.13 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar gas de suministro no es lo suficientemente limpio para las nuevas unidades electrónicas de control de combustible. Solar reemplazó el colador estándar de combustible, que se utilizaba en nuestros sistemas de gas combustible más antiguos, por un filtro de 10 micras ubicado fuera del conjunto turbogenerador. Esto tiene especial importancia con los nuevos controles electrónicos de combustible muy precisos. Para los clientes que utilizan gas combustible que contiene demasiado líquido, se instala un filtro/conglutinador en el conjunto turbogenerador. No todos los sistemas de doble combustible SoLoNOx son iguales. El tiempo en servicio determina cuándo se agregaron, mejoraron o eliminaron piezas adicionales para proporcionar un mejor rendimiento y mayor confiabilidad. Para asegurarse de que esté trabajando con el equipo apropiado, compare el número de identificación de su proyecto con el número ubicado en el bloque de título de sus diagramas esquemáticos para asegurarse de que sean iguales. Aunque puedan tener el mismo número de clave de referencia, es posible que las piezas no sean iguales. Figura 9.8 Taurus 60 con sistema de doble combustible SoLoNOx de un eje 9.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Figura 9.9 Sistema SoLoNOx de gas típico de dos ejes El combustible líquido que llega al patín tiene que estar filtrado y tener una presión de 25 a 35 lb/pulgada2 o el combustible tiene que atravesar una bomba de refuerzo de combustible (BP586). La bomba puede estar ubicada en el patín o fuera del patín y por lo general, contiene filtros dobles (FS935-1 y -2), una válvula selectora de filtro, un transductor de presión diferencial (TPD543-1) y un transmisor de presión (TP543). Los filtros dobles son filtros de 10 micras que solamente deben utilizarse uno a la vez para poder darle mantenimiento a los filtros sin parar la unidad. NOTA Las turbinas de un solo eje y de dos ejes tienen algunos componentes que son diferentes, o que funcionan en momentos o a presiones diferentes. Estas diferencias se observarán a través del texto. SECUENCIA DE VERIFICACIÓN DE VÁLVULAS (GAS SOLAMENTE) Antes de girar la turbina se llevará a cabo una comprobación de la válvula de corte de gas combustible independientemente de si está arrancando con gas 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.15 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar combustible o con combustible líquido. Se efectuará una secuencia de comprobación en pasos y tiene que pasar la prueba para permitir un arranque permisivo. Primer paso: Si el transmisor de presión de combustible de 4 a 20 (TP342-1) detecta alta presión de gas combustible, por encima de su punto de ajuste programado, el sistema de control activa el solenoide de venteo de gas combustible de 24 V CC (L341-3) que abre la válvula de corte de venteo de gas combustible (V2P941). Esto deja salir gas de la tubería de suministro situada entre las válvulas primaria y secundaria de corte de gas combustible. Cuando la presión desciende por debajo del punto de ajuste programado, el sistema de control desenergiza el solenoide de venteo, cerrando la válvula de corte de venteo de gas combustible, y continuando la secuencia de verificación de válvulas. En caso de que el sistema no se despresionice en el límite de tiempo previsto, se inician una indicación de falla por “Falla de válvula de gas combustible” y una cancelación de la secuencia de arranque. Segundo paso: El solenoide L341-1 se activa, abriendo la válvula primaria de corte de gas combustible V2P931, dejando entrar combustible al transmisor de presión TP342-1 y a la válvula secundaria de corte de combustible (V2P932). El transmisor de presión transmite las señales de presión al sistema de control, y si la presión aumenta por encima del punto de ajuste programado, el sistema de control verifica la apertura de la válvula de corte V2P931 y permite que continúe la prueba de la válvula. Si la presión no logra sobrepasar el punto de ajuste programado, se anuncia una falla por “Falla de la válvula de gas combustible” y se inicia una cancelación de la secuencia de arranque. Tercer paso: Cinco segundos después de abrirse, la L341-1 se desenergiza y se inicia un conteo del temporizador de verificación de fuga de 20 segundos. Si la presión disminuye por debajo del punto de ajuste programado, antes de que termine el conteo del temporizador de verificación de fuga, se anuncia una fuga a través de la válvula secundaria de corte de gas combustible. Se anuncia una falla por “Falla de la válvula de gas combustible” y se inicia una cancelación de la secuencia de arranque de la turbina. 9.16 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Cuarto paso: Al terminar el temporizador de verificación de fugas, la L342-1 se activa y se abre la válvula secundaria de corte de gas combustible. Con la válvula primaria de corte de gas combustible cerrada, se permite que el gas atrapado se escape hacia el sistema de combustible. Si las señales de presión, tal como son transmitidas por el transmisor de presión, disminuyen por debajo de un punto de ajuste programado, esto indicará que la válvula primaria de corte de gas combustible está completamente cerrada y que la válvula secundaria de corte de gas combustible está abierta. Si la presión no desciende por debajo de un punto de ajuste programado, se anuncia una falla por “Falla de la válvula de gas combustible” y se iniciará una cancelación de la secuencia de arranque de la turbina. NOTA Algunos conjuntos turbogeneradores, con la nueva y mejorada válvula electrónica de control de combustible de alta fuerza (EGF-344), eliminan la necesidad de tener una válvula secundaria de corte de combustible y utilizan la válvula electrónica de control de combustible para ambos fines. Durante la comprobación de la válvula de combustible, el control de combustible responde de forma similar a la válvula secundaria de corte de combustible. NOTA Si el sistema de combustible tiene los actuadores eléctricos de Pcc de alta fuerza, la secuencia de comprobación de las válvulas de gas combustible es ligeramente diferente. COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE La secuencia de comprobación de las válvulas de gas combustible ha sido modificada para las válvulas de control PECC de alta fuerza. Ahora consiste en: 9080 1. Verificación de la presión de combustible del patín 2. Venteo inicial, si se requiere © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.17 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 3. Una comprobación de fuga de baja presión 4. Comprobación de seguimiento de la válvula de control de gas combustible 5. Comprobación de presionización 6. Comprobación de fuga de alta presión 1. Verificación de la presión de combustible del patín. Cuando se pulsa el botón de arranque, TP386 (presión de gas combustible en el patín) verifica que la presión del gas combustible sea al menos 60 lb/pulgada2 manométricas mayor que la presión Pcd (TP349). 2. 3. • Si no es así, entonces se cancela el arranque por BAJA PRESIÓN DE GAS. • Si está bien, entonces continúe Venteo inicial. Si TP342-1 (presión interválvulas) es de 10 lb/pulg2 manométricas por encima de la presión Pcd (TP349), entonces es necesario disminuir la presión mediante venteo hasta que la diferencia sea menos de 10 lb/pulg2 manométricas o finalice el conteo del temporizador de venteo (10 seg). • Si la presión no logra descender por debajo de 10 lb/pulgada2, se cancela el arranque por falla de comprobación de venteo (VNTCHKFAIL). • Si la presión desciende por debajo del límite de 10 lb/pulgada2, entonces continúe. La comprobación de fuga de baja presión antes de abrir la válvula primaria TP342-1 se monitorea durante 10 segundos para verificar que no aumentado la presión entre las válvulas, verificando de esta forma que la primaria está completamente cerrada. Si la presión aumenta más de 10 lb/pulgada2, entonces: • 9.18 Capacitación técnica de Solar Si el aumento de presión es de 10 lb/pulgada2 o más en 10 segundos, se cancela el arranque por falla de fuga de baja presión (LPLEAKFAIL) © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 • 4. 5. 6. Si está bien, entonces continúe Comprobación de seguimiento de la válvula de control de gas combustible. Después de la comprobación de fuga de baja presión, el sistema de control abre y cierra la válvula EGF344. Monitorea que la válvula siga los comandos de seguimiento. Observe que el sistema no está monitoreando la presión interválvulas. • Si la válvula no sigue los comandos de seguimiento, entonces se cancela el arranque por EGF344TRK. • Si está bien, entonces continúe Comprobación de presionización La válvula primaria se abre y se cierra. La presión en TP342-1 se registra entonces y tiene que estar 60 lb/pulgada2 por encima de la presión Pcd (TP349). • Si la presión no logra alcanzar las 60 lb/pulgada2 por encima de la presión Pcd, entonces cancele el arranque por FALLA DE PRESIÓN (PRESS_FAIL). • Si está bien, entonces continúe Comprobación de fuga de alta presión. La presión se registra en el momento de la apertura primaria y se monitorea durante 20 segundos. Si la presión se reduce en 10 lb/pulgada2 diferenciales de la presión inicial. • Si la presión se reduce en 10 lb/pulgada2, se cancela el arranque por FALLA DE FUGA DE ALTA PRESIÓN (HPLEAKFAIL) • Si la presión se mantiene, (no hay fugas) ENTONCES SE ANUNCIA "VLVCHKCMP", ES DECIR, COMPROBACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE GAS COMBUSTIBLE TERMINADA. NOTA El sistema permanece presionizado entre las válvulas. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.19 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.10 Secuencia de verificación de las válvulas de gas SECUENCIA DE PURGA (GAS O LÍQUIDO) Para cerciorarse de que no quede combustible en el circuito de combustible líquido, se inicia un ciclo de purga cuando se activa el arrancador. Se activan los solenoides de purga (L345-1 y -2) se activan para abrir las dos válvulas de corte de purga (V2P945-1 y -2) y se inicia un temporizador de purga de 20 segundos de duración. Esto permite que el aire de presión Pcd entre en la cámara de combustión para hace regresar el flujo a través de los inyectores, los múltiples y tuberías, de manera que cualquier fluido atrapado retrocederá hacia un tanque de retención. Después que el temporizador termina su conteo y que la turbina alcanza la velocidad Ngp de 15%, los solenoides se desenergizarán, las válvulas de purga se cerrarán y se completará el ciclo de purga. 9.20 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 NOTA En los conjuntos turbogeneradores más modernos, los solenoides de purga se activan para todos los giros de purga. Al terminar la purga del combustible líquido, se iniciará un ciclo de purga de la turbina durante aproximadamente 10 minutos, que puede variar según el proyecto. Esto garantizará que no haya emanaciones explosivas en la turbina y en la vía externa del gas de escape. SECUENCIA DE ENCENDIDO (GAS COMBUSTIBLE SOLAMENTE) Una vez completado el giro de purga de la turbina, se activan la válvula solenoide de corte de gas combustible del quemador (L340-1), la excitatriz de encendido (G340) y la rampa de control de encendido. Se abren las válvulas primaria y secundaria de corte de gas combustible, un temporizador de 10 segundos de duración inicia su conteo y el gas fluye hacia el sistema. El combustible fluye hacia el quemador y es encendido por la bujía de encendido (E340) en presencia del aire de la cámara de combustión. La llama del quemador se propaga en los revestimientos de la cámara de combustión de la turbina. NOTA En los conjuntos turbogeneradores más modernos, se ha introducido un pre-encendido del quemador. Aquí es donde se activan los circuitos primario, del quemador y de encendido 4 segundos antes de abrir la válvula secundaria y dejar que el combustible penetre en los múltiples. El combustible fluye a través de dos válvulas de corte de combustible y es regulado por la rampa de control de encendido que regula la válvula de control de gas combustible (EGF931) o (EGF344). El combustible se inyecta a través de los inyectores de combustible, equidistantes entre sí alrededor de la cámara de combustión, para mezclarse con la corriente de aire de la cámara de combustión dentro de los revestimientos de la cámara de combustión. Si el transmisor de presión diferencial (TPD344), ubicado corriente abajo 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.21 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar del control de combustible, recibe una señal de alta presión de combustible durante el arranque, indicando una falla en el control electrónico de combustible, el sistema de control cancelará el arranque por una “Falla de alto flujo de combustible”. Si el flujo de combustible está dentro de los límites adecuados, la llama del quemador encenderá el combustible y se propagará la combustión dentro de los revestimientos de la cámara de combustión. SECUENCIA DE ENCENDIDO (COMBUSTIBLE LÍQUIDO SOLAMENTE) Seleccione el combustible líquido en la consola de control y se iluminará una lámpara de “Sistema de combustible líquido activado” en la consola de control. Active el interruptor de arranque con una "Lámpara de turbina lista" iluminada para iniciar la secuencia de encendido. Después que se hayan completado las pruebas de la válvula de corte de gas combustible y la prueba del sistema de aceite lubricante y los rendimientos hayan satisfecho los requisitos de arranque permisivo, el arrancador se activará bajo una carga parcial durante una purga de combustible líquido de 20 segundos de duración seguida por una purga de la turbina de 10 minutos de duración. NOTA En los conjuntos turbogeneradores más modernos, la purga de combustible líquido es para toda la secuencia del giro de purga. Después del ciclo de purga de la turbina, la bomba de refuerzo de combustible líquido (BP586), la bomba de combustible de alta presión de CA (P931), la excitatriz de encendido, el temporizador de encendido de quince segundos de duración, el solenoide del quemador (L348-1), el solenoide de corte de combustible líquido (L349-1), el solenoide de aire atomizador al quemador (L348-2) y el régimen de rampa de arranque de combustible líquido se activan todos. La rampa de encendido impulsará el actuador electrohidráulico (L344-8) en la dirección adecuada que abrirá la “válvula piloto de distribución de combustible” (VCS932-2) hasta un máximo de (4 mA). La "válvula principal de distribución de combustible” (VCS932- 1) 9.22 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 será accionada al mismo tiempo hacia la posición de abertura mínima en espera de la señal de temperatura T5 de 400 grados. NOTA Según el tipo de conjunto turbogenerador y los requisitos del cliente, la bomba de combustible de alta presión puede ser accionada por un motor de CA de velocidad constante o por un motor de CA de frecuencia variable. Si el sistema utiliza un motor de CA de impulsión directa y velocidad constante, para accionar la bomba de combustible de alta presión (P931), el sistema requerirá una válvula electrónica de control de combustible (ELF344) para programar el suministro de combustible de acuerdo con el programa instalado en el controlador lógico programable. El controlador lógico programable recibirá las señales de un medidor de flujo (TF332) y las señales de velocidad corregidas (velocidad Ngp) del circuito de velocidad. Esta información se compara con la programación instalada en el programa y se envían las señales de corrección de 4 a 20 mA al control electrónico de combustible para variar el flujo de combustible. Además del sistema electrónico de control de combustible, se necesitarán una válvula de control de presión (PCV938) y una válvula de corte de combustible líquido (L349-1). Los sistemas de combustible líquido que utilizan un accionador de frecuencia variable (VFD433), para accionar la bomba de combustible de alta presión, modularán la velocidad de la bomba para controlar el flujo de combustible en lugar de instalar un control electrónico de combustible. Este sistema de control también tendrá una programación del combustible que comparará la velocidad Ngp corregida con la potencia de salida del medidor de flujo ubicado corriente abajo del filtro de alta presión. Variando la señal de control de 4 a 20 mA que se dirige al control de frecuencia variable, se pueden controlar la velocidad y la entrega de combustible de la bomba. Durante los arranques, en el modo de altas emisiones, con la válvula piloto de distribución abierta y la válvula principal de distribución cerrada algunas 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.23 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar turbinas experimentarán altos picos transitorios de temperatura T5 que requerirán más combustible principal. Para evitar estos picos transitorios, la señal mínima de 4 mA se puede cambiar a una posible 6 mA que permite más combustible principal y menos piloto. SECUENCIA DE ACELERACIÓN (GAS COMBUSTIBLE) Después del encendido, la temperatura de la turbina aumenta rápidamente hasta llegar al punto de ajuste de encendido inicial de temperatura T5, normalmente 204C (400F). La rampa se detiene, la excitatriz y la válvula solenoide del quemador de gas se desenergizan y se apaga el quemador de gas. En este momento, la válvula de control de combustible recibe la orden de ir a la posición de condición inicial de rampa de arranque establecida y luego comienza a abrirse. La temperatura y la velocidad de la turbina aumentan gradualmente hacia el punto de ajuste de velocidad Ngp programada. Por debajo de la velocidad de desembrague del arrancador, si la temperatura de la turbina sobrepasa el punto de ajuste de temperatura T5 máxima, durante la aceleración, un temporizador de 10 segundos de duración inicia su conteo. Se anuncia una “Alarma de alta temperatura T5” al terminar su conteo el temporizador. Después de transcurridos 20 segundos a esta temperatura, se reduce la cantidad de combustible y se para la turbina. Si la temperatura tuviera que ir al siguiente punto de ajuste más alto, por lo general aproximadamente 20 grados más alto que el primero, el control iniciará una parada rápida de inmediato. A aproximadamente la velocidad de la turbina de 65% por ciento, se desactiva el sistema de arranque y el embrague del arrancador gira libremente. La rampa de velocidad controla la velocidad de aceleración del 65 por ciento, a aproximadamente un uno por ciento por segundo. El control de gas combustible también evita el exceso de temperatura programando el combustible como una función de la presión de descarga del compresor (presión Pcd). 9.24 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Cuando la turbina alcanza la velocidad de régimen, en una turbina de un solo eje, el circuito del regulador de velocidad mantiene el control de la válvula electrónica de control de combustible utilizando la entrada de punto de ajuste del operador como referencia y se deriva por medio del conmutador de velocidad constante/regulada. Durante la sincronización automática con la barra colectora activa, el módulo de sincronización de línea (ZZ2016) proporciona las entradas al controlador lógico programable para aumentar o disminuir la velocidad del generador que entra, para igualar la frecuencia de la barra colectora activa. Los puntos de ajuste de la temperatura T5 máxima de la turbina, que fueron desplazados durante la secuencia de arranque, se cambian a los puntos de ajuste de la temperatura de funcionamiento normal después del desembrague del arrancador. En caso de que la temperatura de la turbina de gas excediera el primer punto de ajuste de control de la temperatura T5, se visualizará una alarma de demora de 10 segundos de duración. Después de transcurridos 20 segundos funcionando por encima del primer punto de ajuste de temperatura T5, se parará la turbina. El objetivo de la demora de tiempo consiste en permitir un exceso de temperatura momentáneo durante las condiciones transitorias de carga. Si la temperatura aumenta al siguiente punto de ajuste de temperatura T5 más alto, la turbina se parará inmediatamente. Estos puntos de ajuste exactos varían de acuerdo con el modelo de turbina. En una turbina de dos ejes, la secuencia de verificación de la válvula, la secuencia de encendido y la secuencia de aceleración son iguales, excepto que la turbina acelerará al punto de ajuste del operador que por lo general, es RPM en vacío. Permanecerá ahí hasta que el operador aumente la velocidad o el controlador de proceso tome el control del circuito de control de velocidad. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.25 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar SECUENCIA DE ACELERACIÓN (COMBUSTIBLE LÍQUIDO) Después del encendido, la temperatura T5>400 grados, la excitatriz de encendido G340 y la válvula solenoide del quemador L348-1 se desenergizan y se apaga el quemador. El voltaje de control al conjunto de la bomba de alta presión, mediante el accionador de frecuencia variable VFD543, aumenta lentamente para aumentar el flujo de combustible y la temperatura de la turbina de gas. Cuando la temperatura de la turbina alcanza la temperatura máxima, el flujo creciente de combustible se detiene momentáneamente permitiendo que la velocidad de la turbina alcance su velocidad normal lo que da como resultado un mayor flujo de aire y una temperatura más fría. A medida que la temperatura disminuye, aumenta el voltaje de control que llega al accionador de frecuencia variable dando como resultado en una mayor velocidad y un mayor flujo de combustible. El actuador (L344-8), el actuador de la válvula de distribución, controla el funcionamiento y las posiciones de las válvulas de control de distribución de combustible. La válvula principal de distribución de combustible VMF932-1 estará en la posición cerrada y la válvula piloto de distribución de combustible VMF932-2 estará en la posición abierta. Al alcanzar la velocidad de la turbina de 65 por ciento, se desenergiza el sistema de arranque. La turbina cesa de girar y el aire atomizador del combustible es suministrado por la presión Pcd a través del chorro de aire y los herrajes de los inyectores. El aire atomizador y el aire de atomización se apagan. El sistema de control continuará aumentando la velocidad, de acuerdo con el programa de aceleración, aumentando la velocidad de la bomba de combustible de alta presión hasta que se alcance la velocidad especificada de la turbina o se alcance el punto de ajuste de velocidad de la turbina, en las turbinas de dos ejes. Las turbinas con el motor de CA de velocidad constante utilizarán el control electrónico de combustible para programar el combustible, de acuerdo con el programa de aceleración, hasta que se obtenga la velocidad 9.26 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 deseada. A medida que la turbina alcanza la velocidad de 100 por ciento, o el punto de ajuste de velocidad de la turbina, el control del VFD o del control electrónico de combustible permanecerá bajo el circuito de control de velocidad a menos que una señal de exceso de temperatura pare la unidad. Los puntos de reposición de temperatura se reposicionan después de que la velocidad de la turbina alcance el 66%. Los puntos de ajuste de máxima temperatura se restablecen para permitir una temperatura más alta durante las condiciones transitorias de carga. En caso de que la temperatura de la turbina de gas sobrepase el punto de ajuste de control de temperatura al alcanzar la turbina velocidades superiores al 66 por ciento, se indica una parada por demora de tiempo de temperatura T5 de la turbina y, a continuación de una demora de tiempo de 20 segundos, se inicia la parada de la turbina. El objetivo de la demora de tiempo consiste en permitir un exceso de temperatura momentáneo durante las condiciones transitorias de carga. Si el temporizador de parada por temperatura no para la turbina durante una condición de exceso de temperatura, y la temperatura de la turbina de gas alcanza un límite máximo más alto, se activa el circuito de parada de respaldo por temperatura T5 de la turbina y se inicia una indicación inmediata de falla por alta temperatura T5 de la turbina y una parada de la turbina. La presión de entrada de la bomba de combustible se transmite al sistema de control por un transmisor de presión TP387. Si la velocidad de la turbina está por encima del 15 por ciento, y la presión desciende por debajo de 4 lb/pulgada2, el sistema de control iniciará una demora de tiempo de seis segundos de duración seguida de una "falla por baja presión de combustible líquido” y una parada de la turbina. Un segundo después de que la turbina se pare (de forma normal o por una falla), se abrirá la válvula de corte de purga inversa (V2P945-1 y -2), permitiendo que la presión de aire de combustión realice una purga inversa de los inyectores de combustible principales y piloto, las tuberías y los múltiples durante 30 segundos. Después de 30 segundos de purga, tendrá 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.27 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar lugar una purga inversa de 270 segundos en la tubería principal y una purga hacia adelante de 270 segundos en la válvula piloto con el arrancador impulsando la turbina en la velocidad baja de giro. En los conjuntos turbogeneradores más modernos, se ha introducido la purga de impulsos. Esto implica un suministro de aire no regulado y un solenoide adicional (L345-3). El L345-3 se energiza entonces de forma intermitente durante diferentes momentos en el transcurso de la purga de 270 segundos. Los solenoides de purga de combustible líquido (L345-1 y L345-2) se vuelven a abrir para todos los ciclos de poslubricación. Los álabes directores de entrada se encuentran en una posición de abertura mínima y la válvula de purgado está en la posición completamente abierta durante la aceleración para evitar el bombeo de la turbina. Al alcanzar la velocidad de 80%, el L338 se activa cerrando la válvula de purgado de la cámara de combustión. Los álabes directores de entrada se abren de la posición mínima a la máxima como una función de la velocidad de la turbina corregida (velocidad Ngp). Figura 9.11 Taurus 60 con sistema de doble combustible SoLoNOx de un eje 9.28 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 COMPONENTES PRINCIPALES DE LA TURBINA Los principales cambios del equipo físico de la turbina se encuentran en la sección de la cámara de combustión. Para lograr que el combustible queme de una forma más completa, se requieren una sección más grande de la cámara de combustión, diferentes inyectores de combustible y revestimientos de la cámara de combustión rediseñados. La Figura 9.12 a continuación muestra una comparación entre una sección de combustión estándar y una SoLoNOx. La carcasa de la cámara de combustión es más grande y rediseñada para incorporar los inyectores de combustible de mayor tamaño y sus soportes de montaje. Los nuevos revestimientos de la cámara de combustión tienen una vez y media el volumen de un revestimiento estándar para permitir un mayor tiempo de quemado residual antes de salir de la cámara de combustión. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.29 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.12 Cámara de combustión estándar en comparación con SoLoNOx Los nuevos inyectores de combustible SoLoNOx constan de un inyector solamente de gas combustible y de un inyector de doble combustible. El inyector de gas combustible, Figura 9.13, tiene una base de inyectores, una columna metálica que contiene los circuitos piloto y principal de combustible, un brazo actuador para abrir mecánicamente la válvula de charnela SIV, una sección de premezclado de aire, un múltiple del combustible principal con rayos de combustible, una 9.30 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 cámara de premezclado y un conducto de combustible piloto a través del cabezal del inyector. Ubicado en el extremo exterior del inyector hay montado un actuador neumático que se utiliza para hacer girar el eje mecánico que va a la válvula de charnela SIV. Figura 9.13 Inyector de combustible SoLoNOx El gas combustible entra en cada inyector a través de tubos separados conectados al múltiple de gas combustible principal. El combustible principal fluye a través del circuito principal de gas hacia el múltiple de gas interno donde sale por 16 rayos de combustible ubicados antes de la cámara de premezcla. A medida que el gas sale de los rayos se mezcla con el aire premezclado en la sección de premezclado proporcionando una mezcla de gas/aire homogénea antes de entrar en los revestimientos de la cámara de combustión. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.31 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar El gas que fluye por el circuito de combustible piloto llega a través de las tuberías individuales del múltiple de gas piloto, viaja hacia abajo a través del inyector en la tubería de gas piloto y entra en el conducto de gas piloto situado en el centro del inyector. La mayor parte del aire necesario para la combustión del gas piloto se obtiene dentro de los revestimientos de la cámara de combustión dando como resultado quemado por difusión en vez de una combustión de premezcla pobre. Este es uno de los motivos por los cuales usted nunca debe estar en el modo de bajas emisiones si su flujo de combustible piloto está aproximadamente por encima del cinco por ciento. Si está funcionando con gas combustible, las válvulas SIV accionadas neumáticamente situadas en cada inyector están normalmente cerradas e impiden que una porción del aire de la cámara de combustión penetre en cada uno de los inyectores. Durante las condiciones de alta carga si el punto de ajuste de la temperatura de la zona primaria de combustión (Tpz)/T5 se sobrepasa por un número de grados predeterminado y la válvula de purgado y los álabes directores variables están en su condición de funcionamiento adecuada, se recibirá una señal para abrir las válvulas SIV y permitir que entre una mayor cantidad de flujo de aire a través de los inyectores para enfriar la temperatura Tpz/T5 para evitar un aumento en las emisiones de NOx. Una vez que la temperatura descienda, las SIV se cerrarán nuevamente. Un múltiple situado alrededor de la sección de la cámara de combustión está conectado a una tubería de descarga del compresor permitiendo que el aire de presión Pcd entre en el múltiple a través de un solenoide normalmente cerrado. Cuando se recibe una señal para abrir las SIV, la presión Pcd fluirá hacia el múltiple que está conectado a cada actuador neumático por medio de tuberías de aire individuales. Esto presioniza a cada actuador e impulsa a los actuadores en una dirección para abrir las válvulas SIV que aumentan el flujo de aire que pasa por los inyectores. Si está funcionando con combustible líquido, las SIV están permanentemente abiertas. La Figura 9.15 es una vista en corte de un inyector de doble combustible que será utilizado en sistemas de combustible SoLoNOx de doble combustible en 9.32 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 la familia de turbinas Centaur. Todos ellos parecen similares, pero no son intercambiables, ya que el régimen de flujo de combustible varía con el tipo de turbina utilizado. Los revestimientos de la cámara de combustión que se utilizan en una turbina SoLoNOx solamente de gas también pueden utilizarse en una turbina SoLoNOx de doble combustible. Los inyectores de doble combustible tienen numerosos conductos de combustible y de aire con muchas boquillas de combustible. VÁLVULAS DE ENTRADA DE MEZCLADOR DE VÓRTICE Figura 9.14 Efecto de la posición de las SIV sobre las emisiones Las válvulas de entrada de mezclador de vórtice (SIV) son el último recurso para ayudar a reducir las emisiones a los límites permitidos. Idealmente, las SIV permanecerán cerradas, pero si el nivel de NOx sube demasiado, entonces las SIV se abrirán para reducir el nivel de NOx. Solamente de gas combustible (Figura 9.14). 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.33 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar INYECTOR DE DOBLE COMBUSTIBLE Además de los circuitos de gas combustible principal y de gas combustible piloto descritos anteriormente, los inyectores también tienen que tener un circuito de combustible líquido piloto, un circuito de combustible líquido principal y un circuito externo de aire atomizador para atomizar el combustible líquido piloto dentro del inyector antes de entrar en los revestimientos de la cámara de combustión. Para mejorar la eficiencia y evitar que el combustible líquido penetre en los montantes de gas combustible principal, los montantes fueron movidos hacia adelante de los álabes del mezclador de vórtice. Utilizando la Figura 9.15, puede ver que el combustible líquido piloto está en el centro de la cúpula del inyector y está rodeado por el múltiple de aire atomizador externo. El múltiple de gas piloto rodea el múltiple de aire atomizador externo y alimenta la sección central del inyector. El aire de presión Pcd rodea el múltiple de gas piloto y se utiliza para enfriar la punta del inyector a través de los orificios perforados del aire de enfriamiento. El múltiple de combustible líquido principal se encuentra en el diámetro exterior del inyector y alimenta los revestimientos de la cámara de combustión a través de ocho pequeños atomizadores de líquido, cada uno es aire atomizado por aire de presión Pcd que entra en el centro de los ocho atomizadores de líquido en cada uno de los 12 inyectores. 9.34 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Figura 9.15 Inyector de doble combustible Las SIV todavía funcionan igual, con la excepción de que nunca se abren cuando se está funcionando en modo líquido. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.35 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.16 Ubicación física de los componentes de gas combustible en un SoLoNOx de doble combustible DESCRIPCIONES DE LOS COMPONENTES Las descripciones de los componentes están dispuestas en orden alfanumérico según el número de la clave de referencia. El número de la clave de referencia se indica entre paréntesis y aparece después del nombre del componente. Los componentes que no están numerados se encuentran al final de la subsección. La ubicación de los componentes, en las siguientes descripciones se refiere a la ubicación funcional del componente, no a la ubicación física. La ubicación física depende del tipo de turbina, si es de uno o de dos ejes, la fecha de fabricación, y el propósito, generación de alimentación eléctrica industrial ("IPG" en inglés) o alimentación eléctrica del generador para la industria del petróleo. Solamente se puede proporcionar una muestra para todas las variantes. Consulte los puntos de ajuste y los valores normales o de diseño de funcionamiento del sistema que no se tratan en los siguientes párrafos en el diagrama esquemático del sistema de combustible (149545) o (149537) y en el diagrama esquemático del aire atomizador/drenaje de la turbina (149543). Vea las Figuras 9.17, 9.18, 9.19, y 9.20 para obtener información sobre los componentes 9.36 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 del sistema de gas combustible y las Figuras 9.32, 9.33, 9.34, y 9.35 para obtener información sobre los componentes del sistema de combustible líquido. COMPONENTES DEL SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE (Figuras 9.17, 9.18, 9.19, y 9.20 ) 9080 • Válvula de estrangulamiento piloto proporcional SoLoNOx (AO932) • Válvula de control de gas combustible (EGF931) • Orificio fijo de presión piloto (FO937) • Orificio fijo de demora del período de extinción (FO940) • Orificio fijo de amortiguación del múltiple piloto (FO948) • Colador del gas combustible (FS931-1) • Filtro/aglutinador de gas combustible (FS931-2) • Filtro de gas piloto (FS932) • Válvula solenoide de control de las válvulas de entrada de mezclador de vórtice (L339-3) • Válvula solenoide de corte de gas combustible del quemador (L340-1) • Válvula solenoide piloto primaria de corte de gas combustible (L341-1) • Válvula solenoide piloto de corte del venteo de gas combustible (L341-3) • Válvula solenoide piloto secundaria de corte de gas combustible (L342-1) • Válvula solenoide piloto de corte del múltiple piloto (L343-2) • Actuador del combustible piloto (L344-7) • Válvula de control de presión de gas combustible al quemador (PCV930) © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.37 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 9.38 Capacitación técnica de Solar • Válvula de control de presión de gas piloto (PCV931) • Presostato diferencial del filtro de gas combustible (S342) • Presostato diferencial indicador de extinción fortuita de la llama (S349) • Presostato del actuador de la válvula de entrada de mezclador de vórtice (S351-13) • Transmisor de presión diferencial de programación de flujo de gas combustible (TPD341-3) • Transmisor de presión de comprobación de las válvulas de gas combustible (TP342-1) • Transmisor de presión de descarga del compresor de la turbina (TP349) • Transmisor de presión de gas combustible (TP386) • Válvula de retención de gas combustible al quemador (VCS933-2) • Válvula de alivio piloto (VR931) • Válvula primaria de corte de gas combustible (V2P931) • Válvula secundaria de corte de gas combustible (V2P932) • Válvula de corte del múltiple piloto (V2P937-2) • Válvula de corte de venteo de gas combustible (V2P941) © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Figura 9.17 Sistema de doble combustible SoLoNOx con válvula de restricción 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.39 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.18 Componentes del sistema de gas de doble combustible SoLoNOx 9.40 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Figura 9.19 Dispositivos de control adicionales en el módulo de gas combustible SoLoNOx 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.41 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.20 Válvula de control de presión del gas combustible al quemador Válvula de estrangulamiento piloto proporcional SoLoNOx La válvula piloto proporcional SoLoNOx (AO932), en el circuito de gas combustible, ubicada en paralelo con la válvula de corte piloto uno (V2P937-2), es un orificio ajustable controlado por un actuador electrohidráulico. Este orificio permite que el sistema vaya del modo de altas emisiones al modo de bajas emisiones disminuyendo la entrada de gas combustible piloto que se quema por difusión a la cámara de combustión y permitiendo la entrada de más combustible principal que quema con premezcla pobre. La palanca de la válvula piloto es posicionada por el varillaje mecánico desde el actuador electrohidráulico (L344-7). La palanca convierte el movimiento rectilíneo en un movimiento rotatorio para cambiar el tamaño del orificio de combustible. La válvula está montada en cojinetes de aguja y tiene topes mínimo y máximo de combustible. Válvula de control de gas combustible La válvula de control de gas combustible (EGF931) (Figuras 9.21 y 9.22), situada corriente abajo de la válvula secundaria de corte de gas combustible (V2P932), es una servoválvula eléctrica de lazo cerrado 9.42 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 que controla el flujo de gas combustible a la turbina. El sistema de control provee una señal analógica de control eléctrico de 4 a 20 mA. A medida que el pistón de la válvula se mueve hacia una posición prescrita, un transformador de desplazamiento variable lineal interno desarrolla una señal de retroalimentación para proporcionar una posición exacta de la válvula a los controles. Veinte y cuatro voltios de CC proporcionan la energía para accionar la válvula accionada por motor. La válvula se abre completamente con una señal de entrada de 20 mA y se cierra con una entrada de 4 mA. NOTA La posición cerrada no es completamente cerrada, sino que permite pasar aproximadamente la mitad de la cantidad de combustible necesario para arrancar la turbina para continuar el flujo. Resortes internos proporcionan la amortiguación del recorrido del pistón del motor. Para cada señal de entrada, hay un punto de ajuste preciso para la válvula. Como resultado, el movimiento del pistón de la válvula se detendrá en una posición proporcional a la corriente de la señal de entrada. Para cada señal de entrada de la unidad de control, existe solamente una posición del pistón de la válvula donde la señal de retroalimentación iguala exactamente la fuerza deflectora impuesta sobre el inducido por la bobina del motor de par de torsión. Durante la secuencia de encendido, comenzando en el momento en que se activa la válvula, se recibirá una señal creciente de acuerdo con la programación preestablecida instalada en el programa. La válvula se abre gradualmente, enriqueciendo la mezcla de combustible/aire hasta que la combustión puede propagarse uniformemente desde el quemador. Esta acción evita un bombeo del compresor creado por una relación de combustible/aire demasiado rica. Cuando la temperatura de la turbina alcance 204C (400F), la válvula recibirá señales para abrirse gradualmente a una velocidad predeterminada. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.43 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.21 Control electrónico de combustible 9.44 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Figura 9.22 Diagrama de bloque del control electrónico de combustible Los cambios más recientes que se están incorporando consisten en cambiar la válvula de control electrónico de combustible (EGF344) por una válvula electrónica de alta fuerza que funcione con 120 voltios CC (Figura 9.23). Esta válvula elimina la necesidad de tener una válvula secundaria de corte de combustible ya que tiene una posición de corte muy positiva y no tendrá fugas. La válvula es controlada por una señal de 4 a 20 mA y utiliza 5 Amperios continuo y 20 Amperios máximo en los circuitos de 120 V CC. Con una señal de 4 mA y un suministro de gas de 300 lb/pulgada2, la potencia de salida de la válvula será cero. Con una señal de entrada de 20 mA, la potencia de salida será de 300 lb/pulgada2 y el flujo de combustible será de 6200 (pph). 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.45 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.23 Control electrónico de combustible de alta fuerza Orificio fijo del conjunto de quemador de gas combustible El orificio fijo del conjunto de quemador del gas combustible (FO931-1), situado en el conjunto de quemador, es un orificio fijo que restringe el flujo de gas combustible al conjunto de quemador. Orificio fijo de presión piloto El orificio fijo de presión piloto (FO937), ubicado corriente abajo de la válvula de control de presión de gas piloto (PCV931) es un orificio fijo que restringe el flujo de gas piloto en caso de que la válvula de control de presión piloto funcione mal. 9.46 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Orificio fijo de demora del período de extinción El orificio fijo de demora del período de extinción (FO940) está montado en serie con el presostato diferencial de extinción fortuita de la llama (S349). Este se utiliza para crear un diferencial a través del presostato diferencial si la llama de la turbina se extingue de repente de forma fortuita y ocasiona una pérdida súbita de presión Pcd. El volumen calibrado atrapado entre el orificio fijo y el presostato S349 funciona como un circuito temporizador para igualar la sensibilidad del interruptor a las características de extinción fortuita de la llama de la turbina. Esta relación forma un circuito de detección de la extinción fortuita de la llama. Orificio fijo de flujo de gas combustible al conjunto de inyectores de combustible Los conjuntos de los inyectores de combustible (FO941-1) son orificios fijos ubicados en la cámara de combustión de la turbina. En cada conjunto de inyectores de combustible, hay cuatro conductos de combustible y un conducto de aire atomizador. Un conducto proporciona el gas combustible principal, uno para el gas combustible piloto, uno para el combustible líquido principal y uno para el combustible líquido piloto. Aproximadamente el 98 por ciento del flujo de gas combustible a la turbina llega a la cámara de combustión a través del conducto de combustible principal cuando la turbina está en el modo de bajas emisiones. Durante los modos de arranque y de altas emisiones, el 30 por ciento del flujo de combustible que llega a la turbina se dosifica a través del conducto piloto y el 70% a través del principal. En el lado de combustible líquido, la división de combustible es de aproximadamente el 95% a través del conducto principal y el 5% a través del piloto cuando está en el modo de bajas emisiones. En el modo de altas emisiones, aproximadamente el 90% del combustible líquido fluye a través del circuito piloto y solamente el 10% a través del conducto principal. Estos valores están cambiando constantemente y variarán según el tipo de turbina y las turbinas individuales. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.47 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Orificio fijo de contrapresión de venteo límite El orificio fijo de contrapresión de venteo límite (FO941-3), ubicado corriente abajo de la válvula de corte de venteo de gas combustible (V2P941) es un orificio fijo que limita la contrapresión hacia el sistema de venteo. Este ha sido eliminado en la mayoría de las máquinas modernas. Orificio de amortiguación del múltiple piloto 1 El orificio de amortiguación del múltiple piloto 1 (FO948), ubicado corriente arriba de la válvula solenoide de corte piloto 1 (L343-2) es un orificio fijo que se utiliza como dispositivo de temporización para permitir la válvula de corte piloto 1 cierre lentamente para evitar una posible extinción fortuita de la llama durante la transición del modo de funcionamiento de altas emisiones al modo de bajas emisiones. Colador del gas combustible El colador de gas combustible (FS931-1) ubicado corriente arriba de la válvula primaria de corte de gas combustible (V2P931) es un colador de tipo cesta de alambre en línea. El colador protege el sistema de gas combustible contra los contaminantes de la tubería de suministro. Algunos de estos coladores han sido reemplazados por un filtro de 10 micras cuando no hay filtro aglutinador (FS931-2) en la tubería de suministro ubicado entre las válvulas primaria y secundaria de corte. Filtro de gas combustible El filtro de gas combustible (FS931-2) (Figura 9.24), ubicado corriente abajo de la válvula primaria de corte de gas combustible (V2P931), cuyo objetivo consiste en proteger la válvula electrónica de precisión de control de combustible (EGF344). El filtro interno contiene un inserto que está especificado para 10 micras absolutas. Además de filtrar el gas de suministro, también tiene un aglutinador integral para eliminar cualquier líquido atrapado en el gas de suministro. El filtro está especificado a 500 lb/pulg2 manométricas y tiene la capacidad de fluir a 3400 p3e/min. Entre 250 y 300 lb/pulg2 manométricas, el filtro fluirá a 1400 p3e/min. 9.48 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Ubicado en el conjunto se encuentra una mirilla de cristal que muestra la cantidad de fluidos atrapados internamente y un drenaje y válvula de purga para eliminar los líquidos. Figura 9.24 Aglutinador del filtro Filtro de gas piloto El filtro de gas piloto (FS932), ubicado corriente arriba de la válvula de control de presión de gas piloto (PCV931), es un filtro tipo tubo en T con un elemento desmontable. El filtro protege el sistema de gas piloto contra materias contaminantes, de 10 micras o mayores. Válvula solenoide de control direccional de la válvula de purgado Válvula solenoide de control direccional de la válvula de purgado (L338) es una válvula de cuatro canales accionada por solenoide. La válvula dirige la presión 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.49 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar de aceite a la válvula de control de presión PCV942 que modula la apertura y el cierre de la válvula de purgado. Válvula de control direccional de la válvula de purgado y válvulas de tope En las turbinas de dos ejes, con sistemas de combustible SoLoNOx, la válvula de purgado (PCV942) desempeña una función importante en disminuir las emisiones indeseadas cuando está en el modo de bajas emisiones. Para lograr esto, la válvula de purgado tiene que tener controles de gran precisión. El sistema consta de un solenoide de control direccional (L338) y de dos solenoides de tope (L338-3 y L338-4) (Figura 9.25). Después de pasar del modo de funcionamiento de altas emisiones al modo de bajas emisiones, la válvula de purgado se mueve hacia la dirección abierta para purgar el exceso de aire y aumentar el punto de ajuste Tpz/T5. Para cumplir esto, el sistema de control dirige el solenoide de control direccional para abrir la válvula de purgado. Al mismo tiempo, ambas válvulas de tope se activan para permitir que la presión hidráulica mueva la válvula de purgado, tal como indica la válvula de control direccional. Este procedimiento de corrección se logra en impulsos, utilizando los solenoides de tope para disminuir la temperatura por pasos, comenzando con grandes correcciones al comienzo y disminuyendo las correcciones a medida que el error disminuye. Esto reduce las oscilaciones de temperatura y las sobrecorrecciones. Figura 9.25 Control de la válvula de purgado (antes de 1998) 9.50 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 UNIDAD DE CONTROL DE LA VÁLVULA DE PURGADO MÁS RECIENTE Se han modificado los controles de la válvula de purgado (PCV942), de manera que no se necesiten más el solenoide de control direccional ni las dos válvulas de tope. Estas unidades han sido reemplazadas por una válvula de cuatro canales y 24 voltios accionada por doble solenoide que controla la presión hidráulica que va al actuador de la válvula de purgado. Al activar un solenoide en un lado se abrirá la válvula de purgado Activar el otro lado cerrará la válvula de purgado. Desactivar ambos solenoides trabará la válvula en la posición en que se encuentre. La Figura 9.26es un diagrama esquemático de la válvula. Figura 9.26 Control de la válvula de purgado (posterior a 1998) Solenoide de control de la válvula de entrada al mezclador de vórtice El solenoide de control de la válvula de entrada de mezclador de vórtice (L339-3), ubicada corriente arriba del múltiple de aire del mezclador de vórtice es una válvula solenoide normalmente cerrada, de tres canales. La válvula solenoide controla el flujo de la presión de descarga del compresor (Pcd) al múltiple de aire del mezclador de vórtice el cual suministra presión a los actuadores de la válvula de entrada de mezclador de vórtice ubicada en cada uno de los conjuntos de inyectores de combustible. Si 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.51 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar está funcionando con gas combustible y cuando la turbina sobrepase la carga en kW preestablecida, en una turbina de un solo eje, o un punto de ajuste de temperatura Tpz/T5 preestablecido, establecido en el laboratorio de pruebas, la válvula solenoide se activa, presioniza el múltiple de aire del mezclador de vórtice y mueve los actuadores de las válvulas del mezclador de vórtice hacia la posición abierta. Cuando la temperatura o la carga en kW disminuye, el solenoide se desenergiza, la presión del múltiple se ventea y los resortes internos de los actuadores cierran las válvulas del mezclador de vórtice. Válvula solenoide de corte de gas combustible al quemador La válvula solenoide de corte de gas combustible al quemador (L340-1), ubicada corriente arriba de la válvula de retención de gas combustible al quemador (VCS933-2), es una válvula solenoide normalmente cerrada, de dos canales. Al energizarse, la válvula solenoide se abre para permitir el flujo de gas combustible al conjunto de quemador. Al desenergizarse, la válvula solenoide se cierra para cortar el flujo de gas al conjunto de quemador. Válvula solenoide piloto primaria de corte de gas combustible El solenoide de control de la válvula primaria de corte de gas combustible (L341-1), es una válvula solenoide normalmente cerrada, de tres canales. Al activarse, la válvula solenoide se abre para permitir que la presión de gas piloto abra la válvula primaria de corte (V2P931). Al desenergizarse, la válvula solenoide se cierra y ventea el gas atrapado en la válvula primaria de corte hacia la atmósfera. Válvula primaria de corte de gas combustible La válvula primaria de corte de gas combustible (V2P931) (Figuras 9.27, 9.28), ubicada corriente abajo de la conexión de gas combustible del conjunto turbogenerador, es una válvula de corte de tipo esfera, normalmente cerrada, de accionamiento neumático, con actuador de retorno por resorte. Cuando se activa la válvula solenoide piloto primaria de corte de gas 9.52 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 combustible (L341-1), se aplica presión piloto para abrir la válvula de corte. Cuando se desenergiza la válvula solenoide piloto L341-1, la presión piloto se ventea y la presión del resorte interno cierra la válvula de corte. Figura 9.27 Actuador de la válvula primaria de corte de gas combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.53 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.28 Válvula primaria de corte de gas combustible Válvula solenoide de corte del venteo de gas combustible La válvula solenoide de corte del venteo de gas combustible (L341-3), controla la abertura y cierre de la válvula de venteo (V2P941). Al energizarse, la válvula solenoide se abre para permitir que la presión piloto abra la válvula de corte de venteo. Al desenergizarse, la válvula solenoide se cierra bloqueando la presión piloto, y permitiendo que los resortes internos cierren la válvula de venteo Válvula solenoide secundaria de corte de gas combustible La válvula solenoide secundaria de corte de gas combustible (L342-1) (Figura 9.29), es una válvula solenoide normalmente cerrada, de tres canales. Al energizarse, la válvula solenoide se abre para permitir que la presión piloto abra la válvula secundaria de corte de combustible (V2P932). Al desenergizarse, la válvula solenoide se cierra para cortar la presión piloto, y dirige la presión atrapada al venteo. 9.54 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Figura 9.29 Válvula secundaria de corte de gas combustible Válvula secundaria de corte de gas combustible La válvula secundaria de corte de gas combustible (V2P932), ubicada corriente abajo del filtro de gas combustible (FS931-2), es una válvula de corte de tipo control piloto, de dos canales y normalmente cerrada. Cuando se activa la válvula solenoide piloto secundaria de corte de gas combustible (L342-1), se aplica presión piloto para abrir la válvula de corte. Cuando se desenergiza la válvula solenoide piloto L342-1, se ventea la presión piloto y la presión del resorte interno cierra la válvula de corte. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.55 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar NOTA Si el nuevo actuador electrónico de alta fuerza se utiliza como la válvula de control de combustible en vez del actuador de baja fuerza, no es necesario tener una válvula secundaria de corte separada. Esta válvula tiene un asiento firme cuando está cerrada y evita cualquier fuga. Se utilizará como una válvula de corte y una válvula de control de combustible. Esta válvula funciona con una señal de control de 4 a 20 mA y utiliza una corriente de 120 V CC. También reemplaza el uso de pilotos individuales. Válvula solenoide de corte piloto uno La válvula solenoide de corte piloto uno (L343-2), que controla la válvula de corte piloto uno (V2P937-2), es una válvula solenoide normalmente cerrada, de canales. Cuando la velocidad de la turbina alcanza el punto de transferencia del modo de bajas emisiones, la velocidad Ngp corregida sobrepasa aproximadamente el 88 por ciento, (50 % de carga en una turbina de dos ejes) o el 50% de la capacidad máxima en kW en una turbina de un solo eje, el solenoide se energiza para permitir que el gas de control piloto cierre la válvula de corte piloto 1. Cuando la velocidad de la turbina disminuye por debajo del 88 por ciento o la carga disminuye por debajo del 50% del máximo de kW, la válvula solenoide se desenergiza, el gas de control piloto se ventea, y la presión de resorte interno abre la válvula de corte piloto uno. Válvula de corte piloto 1 La válvula de corte piloto (V2P937-2), ubicada corriente abajo de la válvula de control de gas combustible (EGF931), es una válvula de corte de tipo esfera, normalmente cerrada, de accionamiento neumático, con actuador de retorno por resorte (igual que la válvula primaria de corte). Funciona como se describió anteriormente. 9.56 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Actuador de combustible piloto variable El actuador de combustible piloto variable (L344-7) (Figura 9.30), un actuador electrohidráulico, está conectado a la válvula piloto variable SoLoNOx (AO932) por un varillaje mecánico. El actuador consta de una servoválvula, un actuador de pistón con un eje de salida, y un mecanismo de retroalimentación interno. La presión hidráulica es proporcionada por el aceite lubricante del sistema de aceite lubricante. Basado en las señales del sistema de control, el actuador posiciona la válvula piloto proporcional en la posición abierta o cerrada de acuerdo con la señal de 4 a 20 mA del sistema de control. Figura 9.30 Actuador electrohidráulico piloto variable Condición piloto/transitoria variable Este piloto variable (AO932) es un orificio variable que nunca está completamente cerrado. Cuando está en el modo de altas emisiones, la válvula entrega el 10% del combustible a la turbina mediante el múltiple piloto. En el modo de bajas emisiones, la válvula se cierra parcialmente permitiendo que fluya solamente el 2,5 % del combustible a través del múltiple piloto. Esta cantidad pequeña de combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.57 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar es muy rica y estabiliza la llama de la combustión para evitar extinciones fortuitas de la llama. Cuando está en el modo de altas emisiones, si el sistema de control detecta una disminución súbita de la señal de combustible, de suficiente tamaño, el actuador piloto variable recibirá una señal para ir a la posición de máxima apertura durante aproximadamente 10 segundos hasta que el sistema se estabilice. Después de transcurridos 10 segundos, el orificio se cerrará nuevamente. Este sistema reemplaza el piloto No. 2 fijo y el piloto No. 3 de condición transitoria. En los sistemas más modernos, especialmente en las turbinas de dos ejes, el piloto uno y el orificio variable serán reemplazados por un actuador electrónico de combustible de gama amplia que controlará todo el combustible piloto. Es muy parecido al actuador de alta fuerza mencionado anteriormente que utiliza corriente de 120 V CC y de 4 a 20 mA para el control. Válvula de control de presión del gas combustible al quemador La válvula de control de presión de gas combustible al quemador (PCV930), ubicada corriente arriba de la válvula de retención de gas combustible al quemador (VCS933-2), es una válvula de control reductora de presión. La válvula mantiene una presión de gas combustible óptima preestablecida al quemador de encendido. Válvula de control de presión del gas pilo La válvula de control de presión de gas piloto (PCV931), ubicada corriente abajo del filtro de gas piloto (FS932), es una válvula de control reductora de presión. La válvula de control de presión disminuye el gas de suministro de entre 250 a 300 lb/pulgada2 a 80 lb/pulgada2, una presión piloto óptima preestablecida a las válvulas de control que funcionan con gas de control piloto. Válvula de purgado de presión Pcd La válvula de purgado de presión Pcd (PCV942), montada directamente en la turbina, es una válvula de muñón de tipo actuador rotatorio hidráulico. La válvula descarga el exceso de presión de aire de 9.58 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 presión Pcd durante la aceleración y desaceleración para reducir la contrapresión del compresor. Esto permite que la turbina acelere fácilmente descargando el compresor de la turbina y evitando que el compresor caiga en una condición de bombeo. El aire de descarga del compresor se desvía hacia el colector del escape por debajo del 94 por ciento de la velocidad corregida del productor de gas en las turbinas de un solo eje. Se vuelve a abrir cuando la velocidad corregida del productor de gas se reduce a aproximadamente el 92 por ciento durante la parada. En las turbinas de dos ejes, esta válvula tiene otro objetivo. Todavía funciona como un dispositivo para evitar la condición de bombeo durante el arranque y parada, pero durante el funcionamiento normal, en el modo de bajas emisiones, modula abierta y cerrada para mantener el punto de ajuste Tpz/T5 en el modo de bajas emisiones y evitar que ocurra una extinción fortuita de la llama durante las condiciones de carga baja. Detector de temperatura por resistencia de la entrada de aire El detector de temperatura por resistencia (RTD) de la entrada de aire (RT339), ubicado en el conducto de entrada de aire, es un dispositivo sensible a la temperatura que detecta los cambios menores de temperatura y cambia la resistencia a medida que cambia la temperatura. La caída de tensión a través del dispositivo es medida por el sistema de control y es convertida en una señal analógica que es utilizada más adelante por el sistema de control. Detectores de temperatura por resistencia (RTD) de descarga del compresor de la turbina (Termopares T2) Los detectores de temperatura por resistencia (RTD) de descarga del compresor de la turbina (RT349-1, RT349-2, RT349-3), montados directamente en la turbina, son detectores de temperatura por resistencia tipo platino de 100 ohmios. Los detectores de temperatura por resistencia (RTD) cambian la resistencia a medida que aumenta la temperatura. Este cambio de resistencia crea una caída de voltaje a través del detector la cual es detectada por el sistema 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.59 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar de control y es una indicación de la temperatura del aire de descarga del compresor (Pcd). La mayoría de éstos se están reemplazando por termopares. Presostato diferencial del filtro de gas combustible El presostato diferencial del filtro de gas combustible (S342), ubicado a través del filtro de gas combustible (FS931-2), es un presostato tipo bipolar, de dos vías, y de acción rápida. El presostato proporciona una indicación eléctrica de una caída de presión en el filtro. El presostato se transfiere a una presión diferencial creciente preestablecida y activa una alarma sonora. Presostato diferencial indicador de extinción fortuita de la llama El presostato diferencial indicador de extinción fortuita de la llama (S349), montado en paralelo al orificio fijo de demora del período de extinción (FO940), es un presostato tipo bipolar, de dos vías, y de acción rápida. Su relación crea un circuito de detección de extinción fortuita de la llama. El presostato se utiliza para iniciar una parada por falla cuando se produce presión diferencial a través del presostato a causa de pérdidas súbitas de presión Pcd en la turbina. Una reducción lenta de presión Pcd (como ocurre cuando se tiene una reducción de la carga) no accionará al presostato (no se indica extinción fortuita de la llama). El presostato transfiere cuando la presión diferencial sobrepasa el punto de ajuste del presostato. La diferencia de presión a través del presostato se produce debido a que el orificio fijo FO940 limita la rapidez de degradación de la presión del volumen calibrado en el lado alto del presostato. La lenta degradación de la presión permite que el presostato permanezca activado de 1 a 5 segundos después de una pérdida rápida de presión Pcd, debida a una posible extinción fortuita de la llama. Durante el arranque o el funcionamiento a velocidades superiores a 66 por ciento, si el actuador de combustible principal sobrepasa el 95 por ciento de su límite de aceleración y la presión Pcd de la turbina cae por debajo del punto de ajuste del presostato, el presostato se activa, se anuncia una falla por extinción 9.60 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 fortuita de la llama y la turbina se para. Esta relación tiempo/presión es una característica física de la extinción fortuita de la llama. Presostato del actuador de la válvula de entrada del mezclador de vórtice La presostato del actuador de la válvula de entrada del mezclador de vórtice (S351-13), ubicado corriente abajo de la válvula solenoide de control direccional del actuador de la válvula de entrada del mezclador de vórtice (L339-3), es un presostato tipo bipolar, de dos vías, y de acción rápida. El presostato se transfiere a presiones ascendentes y descendentes preestablecidas para monitorear la presión del múltiple del mezclador de vórtice. El sistema de control anuncia una alarma si el presostato del actuador de la válvula de entrada del mezclador de vórtice no ha sido presionizado dentro de un plazo de cinco segundos del comando para abrir la válvula solenoide (L339-3). Transmisor de presión diferencial de programación de flujo de gas combustible El transmisor de presión diferencial de programación de flujo de gas combustible (TPD344) detecta la diferencia entre la presión de gas combustible de la turbina y la presión Pcd de la turbina. Envía una señal al sistema de control para ser comparada con la programación de combustible Pcd-Pg incorporada en el programa. Transmisor de presión de comprobación de las válvulas de gas combustible El transmisor de presión de comprobación de las válvulas de gas combustible (TP342-1), ubicado corriente abajo de la válvula primaria de corte de gas combustible (V2P931), es un transmisor de presión tipo electrónico basado en microprocesadores. El transmisor de presión detecta la presión de gas combustible y envía una señal correspondiente al sistema de control para el monitoreo. El sistema de control, que utiliza esta señal, trabaja conjuntamente con la válvula de corte V2P931 y la válvula secundaria 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.61 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar de corte de gas combustible (V2P932) para realizar una secuencia automática de comprobación de las válvulas durante la secuencia de arranque de la turbina. Transmisor de presión de descarga del compresor de la turbina El transmisor de presión de descarga del compresor de la turbina (TP349), ubicado corriente abajo de la turbina en la tubería de presión Pcd, es un transmisor de presión tipo electrónico basado en microprocesadores. El transmisor de presión detecta la presión de descarga del compresor de la turbina y envía una señal correspondiente al sistema de control para el monitoreo de condiciones. Transmisor de presión del gas combustible El transmisor de presión de gas combustible (TP386), ubicado corriente abajo de la conexión de gas combustible del conjunto turbocompresor, es un transmisor de presión tipo electrónico basado en microprocesadores. El transmisor de presión detecta la presión de suministro de gas combustible tal como se aplica a la válvula primaria de corte de gas combustible (V2P931) y envía una señal correspondiente al sistema de control para alarma, parada de la turbina o transferencia de combustible. Válvula de retención de gas combustible al quemador La válvula de retención de gas combustible al quemador (VCS933-2), ubicada corriente arriba de la válvula solenoide de corte de gas combustible al quemador (L340-1), es una válvula de retención de tipo instalada en la tubería, con caída de baja presión. La válvula de retención evita que el reflujo de cualquier gas de combustión entre en la válvula de control de presión del quemador. 9.62 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Quemador de encendido El quemador de encendido (Figura 9.31) está empernado a una protuberancia de montaje en la carcasa de la cámara de combustión. El conjunto incluye una carcasa, manguito perforado/tubo del quemador, lumbrera de entrada del gas combustible, lumbrera de entrada de combustible líquido, entrada de aire atomizador, lumbrera de drenaje del quemador, orificio fijo del conjunto de quemador de gas combustible (FO931-1), y una bujía de encendido (E340). La bujía de encendido E340 se extiende al manguito del tubo del quemador y el tubo del quemador se proyecta a través del revestimiento de la cámara de combustión. El aire de la cámara de combustión entra en el tubo del quemador a través de los costados perforados del manguito del quemador. Cuando la turbina se arranca con gas combustible, el gas combustible entra en el quemador a través de la lumbrera de entrada del gas combustible. El gas combustible es encendido por la bujía de encendido E340, y la llama penetra en la cámara de combustión para iniciar la propagación del frente de la llama a medida que se enriquece la mezcla de combustible a aire. El gas combustible y el encendido del quemador se cortan cuando la temperatura de la turbina alcanza un valor preestablecido, y la combustión es autosustentante. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.63 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.31 Quemador y encendido de doble combustible 9.64 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Componentes del combustible líquido Los componentes del combustible líquido se pueden ensamblar en el conjunto turbogenerador o se pueden ensamblar como un módulo e instalarse como una unidad de una sola pieza. La (Figura 9.32) a continuación es una imagen del módulo en el banco de conjunto. Las Figuras 9.33, 9.34, 9.35 son un diagrama que identifica todos los componentes principales. Figura 9.32 Módulo de combustible líquido 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.65 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.33 Componentes del sistema de gas combustible doble SoLoNOx (hoja 1) 9.66 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Figura 9.34 Componentes del sistema de gas combustible doble SoLoNOx (hoja 2) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.67 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.35 Componentes del sistema de gas combustible doble SoLoNOx (hoja 3) 9.68 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 COMPONENTES DEL MÓDULO DE COMBUSTIBLE 9080 • Motor de la bomba de combustible líquido principal de frecuencia variable (B343) • Orificio fijo de flujo del quemador de combustible líquido (FO934) • Colador de aire atomizador (FS911-1) • Filtro de alta presión del combustible líquido (FS936) • Actuador de las válvulas de control de flujo de combustible líquido principal/piloto (L344-8) • Válvula solenoide piloto de corte de purga de combustible líquido (L345-1) • Válvula solenoide de corte del quemador de combustible líquido (L348-1) • Válvula solenoide de corte de aire atomizador del quemador (L348-2) • Válvula solenoide de corte de combustible líquido (L349-1) • Válvula solenoide de corte de aire atomizador (L350-1) • Válvula de control de presión del aire atomizador (PCV933) • Bomba de alta presión de combustible líquido (P931) • Presostato de comprobación de la bomba (S344) o (TP344) • Transmisor de presión diferencial de flujo de combustible líquido principal (TPD341-4) • Transmisor de presión diferencial de flujo de combustible líquido piloto (TPD341-5) • Transmisor de presión de combustible líquido (TP387) • Válvula de retención del aire atomizador (VCH932) © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.69 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar • Válvula de retención de referencia del quemador (VCS932) • Válvula de retención de purga del quemador (VCS933) • Válvula de control de flujo de combustible líquido principal (VMF932-1) • Válvula de control de flujo de combustible líquido piloto (VMF932-2) • Válvula de alivio de la bomba de alta presión de combustible líquido (VR933) • Válvula de corte de purgado de combustible líquido (V2P945) Orificio fijo de flujo del quemador de combustible líquido El orificio fijo de flujo del quemador de combustible líquido (FO934), ubicado corriente abajo de la válvula de retención de purga del quemador (VCS933), es un orificio fijo que limita el reflujo de combustible líquido que va al tanque de drenaje. Orificio fijo de flujo del quemador de combustible líquido El orificio fijo de flujo del quemador de combustible líquido (FO936), ubicado en el conjunto de quemador es un orificio fijo que limita el flujo de combustible líquido al conjunto de quemador. Motor de la bomba de combustible líquido principal El motor de la bomba de combustible líquido principal (B343), conectado a la bomba de alta presión de combustible líquido (P931) mediante un acoplamiento, puede ser un motor eléctrico de servicio continuo que requiere un control electrónico de combustible, una válvula de control de presión (PCV938) y un solenoide de corte de combustible líquido o el motor puede ser un motor eléctrico de frecuencia variable que no necesita válvula de control de presión. Cualquiera de los motores se utiliza para impulsar una bomba de desplazamiento constante de alta presión (P931). El motor incluye un calentador antihumedad interno. 9.70 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Bomba de alta presión del combustible líquido La bomba de alta presión de combustible líquido (P931) (Figura 9.33), ubicado corriente arriba del filtro de alta presión de combustible líquido (FS936), es una bomba interna tipo engranaje de media luna. La bomba es accionada por el motor de la bomba de combustible líquido principal (B343). La bomba de alta presión aumenta el flujo y eleva la presión del sistema a un nivel suficiente para permitir la dosificación y la distribución del combustible a la turbina. Si el motor de la bomba es accionado por un motor de CA de transmisión directa, siempre funcionará a la velocidad de régimen y proporcionará demasiado combustible bajo todas las condiciones de carga. Para compensar este exceso de combustible, la lumbrera de derivación de control electrónico de combustible (ELF344) devolverá el exceso de flujo de retorno al lado de succión de la bomba. La válvula de control de contrapresión (PCV938) se ajusta para evitar el flujo de combustible hasta que la presión de entrada alcance 400 lb/pulgada2. Cualquier fuga también será devuelta al lado de succión de la bomba. Si la bomba de alta presión es accionada por un motor de CA de frecuencia variable, la velocidad de los motores será controlada por el accionador de frecuencia variable (VDF443). El VDF recibirá una señal de 4 a 20 mA del controlador lógico programable para hacer funcionar la bomba a la velocidad necesaria a fin de crear el flujo de combustible programado. Válvula de alivio de la bomba de alta presión de combustible líquido La válvula de alivio de la bomba de alta presión de combustible líquido (VR933), ubicada en paralelo con la bomba de alta presión de combustible líquido (P931), es una válvula de alivio del tipo de funcionamiento directo, y ajuste externo. La válvula de alivio limita la presión de combustible líquido corriente abajo de la bomba P931. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.71 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Accionador de frecuencia variable El accionador de frecuencia variable (VFD543), ubicado fuera del patín, es un accionador ajustable de tipo de control de velocidad. El accionador se utiliza para controlar la velocidad del motor de la bomba de combustible líquido principal (B343). El accionador incluye un panel de control que puede ser utilizado para programar, mediante software, los ajustes de configuración. Orificio fijo de flujo de combustible líquido principal Los doce orificios fijos de flujo de combustible líquido principal (FO939-2), ubicados en el múltiple del divisor de flujo de combustible líquido y corriente arriba de los conjuntos de los inyectores de combustible, equilibran la distribución de combustible líquido al lado de combustible líquido principal de los conjuntos de los inyectores de combustible. El múltiple del divisor de flujo tiene una lumbrera de entrada de combustible y doce herrajes de salida de orificios fijos, en paralelo, que se conectan a cada uno de los herrajes de combustible líquido principal de los inyectores de combustible. Orificio fijo de flujo de combustible líquido piloto El orificio fijo de flujo de combustible líquido piloto (FO939-4), ubicado en el múltiple del divisor de flujo de combustible líquido y corriente arriba de los conjuntos de los inyectores de combustible, equilibra la distribución de combustible líquido al lado de combustible líquido piloto de los conjuntos de los inyectores de combustible. El múltiple del divisor de flujo tiene una lumbrera de entrada de combustible y doce lumbreras de salida de orificios fijos, en paralelo, que se conectan a cada uno de los herrajes de combustible líquido piloto de los inyectores de combustible. Colador de aire atomizador El colador de aire atomizador (FS911-1), ubicado corriente abajo de la conexión de suministro de aire atomizador del conjunto turbogenerador, es un filtro 9.72 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 metálico tipo tazón con un elemento desmontable. El colador protege al sistema de aire atomizador contra los contaminantes arrastrados. Filtro de alta presión del combustible líquido El filtro de alta presión del combustible líquido (FS936), ubicado corriente abajo de la bomba de alta presión de combustible líquido es un filtro tipo tubo en T con un indicador de presión diferencial y un elemento reemplazable. El filtro de 25 micras elimina la mayoría de las materias contaminantes del suministro de combustible líquido y tiene una derivación de combustible integral si el filtro se contamina. Válvula solenoide piloto de corte de purga de combustible líquido Los solenoides de control de purga de combustible líquido (L345-1 y L345-2), son solenoides normalmente cerrados accionados por resorte que controlan las válvulas de corte de purga de combustible líquido normalmente cerradas accionadas por resorte (V2P945-1 y -2). Al energizarse, las válvulas solenoides se abren permitiendo que la presión del aire atomizador abra las válvulas de corte para purgar los circuitos de combustible líquido principal y piloto. Al desenergizarse, las válvulas solenoides cortan la presión y ventean la presión atrapada para volver a cerrar las válvulas de corte. Válvula solenoide de corte del quemador de combustible líquido La válvula solenoide de corte del quemador de combustible líquido (L348-1) es una válvula normalmente cerrada. Al activarse, la válvula solenoide se abre para permitir que el combustible líquido entre al conjunto de quemador de encendido. La válvula solenoide funciona durante la secuencia de arranque de la turbina solamente con combustible líquido. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.73 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Válvula solenoide de corte de combustible líquido La válvula solenoide de corte de combustible líquido (L349-1), ubicada corriente abajo de la válvula de control de presión (PCV938) es una válvula solenoide normalmente cerrada, de dos canales. Al energizarse, el solenoide se abre para permitir que el combustible líquido fluya hacia los múltiples de combustible principal y piloto. Este sistema se utiliza en los sistemas de combustible líquido que utilizan un motor de CA de transmisión directa para hacer funcionar la bomba de alta presión. Si su sistema utiliza el motor de CA de frecuencia variable para impulsar la bomba de alta presión, la válvula de corte de combustible líquido (V2P949) es una válvula de funcionamiento neumático controlada por un solenoide de acción rápida (L349-1). La presión de aire atomizador se utiliza como la fuerza de accionamiento. Válvula solenoide de corte de aire atomizador La válvula solenoide de corte de aire atomizador (L350-1) es una válvula solenoide normalmente cerrada, de dos canales, que suministra aire del taller para abrir la válvula de corte de aire atomizador de funcionamiento neumático normalmente cerrada (V2P935). Válvula neumática de corte de aire atomizador Esta válvula de corte de funcionamiento neumático (V2P935), al energizarse, permite que el aire de suministro de aire atomizador, de 90 a 200 lb/pulgada2, vaya a la válvula de control de presión de aire atomizador (PCV933). Válvula de control de presión de aire atomizador La válvula de control de presión de aire atomizador (PCV933), ubicada corriente abajo de la válvula solenoide de corte de aire atomizador (L350-1), es una válvula de control de presión tipo relé, de refuerzo de volumen mediante resorte de referencia. La válvula de control de presión, que detecta la presión Pcd de una tubería tomada de la carcasa de soporte de los 9.74 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 cojinetes del rotor de la turbina, mantiene una presión preestablecida, de 4,5 a 7 lb/pulgada2 mayor que la presión Pcd que se va a utilizar por el conjunto de quemador y el múltiple de aire atomizador. Válvula de control de contrapresión de combustible líquido La válvula de control de contrapresión de combustible líquido (PCV938) crea una contrapresión en la tubería de combustible líquido y permanecerá cerrada hasta que la presión proveniente del control de combustible alcance las 400 lb/pulgada2. Sensor de flujo de combustible líquido El sensor de flujo de combustible líquido (TF332), ubicado corriente arriba de la válvula solenoide de corte de combustible líquido (L349-1), es un sensor de tipo flujo másico. El sensor de flujo detecta el flujo de combustible a través del sistema de combustible líquido. El transmisor de presión diferencial del sensor de flujo de combustible líquido (TPD332) envía esta señal, correspondiente al régimen de flujo, al sistema de control para su monitoreo. Transmisor de presión diferencial del sensor de flujo de combustible líquido El transmisor de presión diferencial del sensor de flujo de combustible líquido (TPD333), que forma parte del sensor de flujo de combustible líquido (TF333), es un transmisor de presión diferencial de tipo estado sólido y de detección electrónica. El transmisor de presión diferencial transmite el flujo detectado por el sensor de flujo TF333 al sistema de control para su monitoreo. Transmisor de presión diferencial de flujo de combustible líquido principal El transmisor de presión diferencial de flujo de combustible líquido principal (TPD341-4), conectado a través del múltiple del divisor de flujo de combustible líquido principal, es un transmisor de presión diferencial de tipo estado sólido y de detección electrónica. El transmisor de presión diferencial monitorea la caída de presión de combustible líquido a 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.75 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar través del múltiple del divisor de flujo de combustible líquido principal y envía una señal correspondiente al sistema de control para su monitoreo. Transmisor de presión diferencial del flujo de combustible líquido piloto El transmisor de presión diferencial del flujo de combustible líquido piloto (TPD341-5), conectado a través del múltiple del divisor de flujo del combustible líquido piloto, es un transmisor de presión diferencial de tipo estado sólido y de detección electrónica. El transmisor de presión diferencial monitorea la caída de presión de combustible líquido a través del múltiple del divisor de flujo de combustible líquido piloto y envía una señal correspondiente al sistema de control para su monitoreo. Transmisor de presión de combustible líquido El transmisor de presión de combustible líquido (TP387), ubicado corriente arriba de la bomba de alta presión de combustible líquido, es un transmisor de presión tipo electrónico, basado en microprocesadores. El transmisor de presión detecta la presión de suministro de combustible líquido a la bomba de alta presión y envía una señal correspondiente al sistema de control para su monitoreo. Válvula de retención del aire atomizador La válvula de retención de aire atomizador (VCH932), ubicada corriente abajo de la válvula de control de presión de aire atomizador (PCV933), es una válvula de retención de charnela. La válvula de retención evita el reflujo de presión Pcd hacia el sistema de aire atomizador una vez que la turbina esté funcionando. Válvula de retención de desplazamiento del quemador La válvula de retención de referencia del quemador (VCS932), ubicada corriente abajo de la válvula solenoide de corte de combustible líquido (L349-1), es una válvula de retención de resorte de tipo instalada en la tubería. La válvula de retención produce una presión de desplazamiento para forzar el flujo de combustible líquido al quemador en el encendido 9.76 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 inicial bajo presión regulada. Una vez que se corta el flujo del quemador, actúa como una válvula de presionización en el flujo principal de combustible líquido a la turbina. Válvula de retención de purga del quemador La válvula de retención de purga del quemador (VCS933), ubicada corriente abajo de la válvula solenoide de corte del quemador de combustible líquido, es una válvula de retención de resorte de tipo instalada en la tubería. La válvula de retención evita el reflujo a la válvula solenoide de corte del quemador de combustible líquido, cuando la válvula solenoide L348-1 se desenergiza, permite que la presión Pcd purgue la tubería del quemador a través del orificio fijo de flujo del quemador de combustible líquido (FO934) al tanque de purga. Válvula de control de distribución de combustible líquido principal La válvula de control de distribución de combustible líquido principal (VMF932-1) (Figura 9.34), ubicada corriente arriba del múltiple del divisor de flujo de combustible líquido principal, es una válvula de control tipo esfera ajustable. La válvula de control está conectada al actuador de la válvula de control de flujo de combustible líquido principal/piloto (L344-1) mediante un varillaje y es posicionada por el sistema de control para modular el flujo de combustible líquido principal hacia la turbina. Válvula de control de distribución de combustible líquido piloto La válvula de control de distribución de combustible líquido piloto (VMF932-2) (Figura 9.34), ubicada corriente arriba del múltiple del divisor de combustible líquido piloto, es una válvula de control tipo esfera ajustable. La válvula de control está conectada al actuador de la válvula de control de distribución de combustible líquido principal/piloto (L344-1) mediante un varillaje y se posiciona mediante el sistema de control para controlar el flujo de combustible líquido piloto hacia la turbina. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.77 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Actuador de las válvulas de control de distribución de combustible líquido principal/piloto El actuador de las válvulas de distribución de combustible líquido principal/piloto (L344-8) (Figura 9.34), conectado a la válvula de distribución de combustible líquido principal (VMF932-1) y a la válvula de distribución de combustible líquido piloto (VMF932-2) por un varillaje mecánico, es un servoactuador electrohidráulico. El actuador consiste en una servoválvula de 4 a 20 mA, un servo direccional hidráulico cargado por resorte, un actuador de pistón de dos direcciones con eje de salida, y un mecanismo de retroalimentación interno. La presión hidráulica se proporciona mediante el sistema de aceite lubricante de la turbina. Las señales del sistema de control impulsan al actuador para posicionar las dos válvulas de control VMF932-1 y VMF932-2, según corresponda. Con una señal de 20 mA que va al actuador (completamente replegado), el circuito de combustible principal se abrirá completamente y el circuito piloto casi se cerrará. Con una señal de 4 mA que va al actuador (completamente extendido), el combustible piloto estará completamente abierto y el principal completamente cerrado. Si ocurren picos transitorios de temperatura T5, el actuador se ajustará a 6 mA para proporcionar un poco de combustible principal para eliminar los picos transitorios. En el futuro, las dos válvulas de distribución de combustible líquido serán reemplazadas por una válvula desviadora de 3 canales. Esta válvula no requiere presión neumática ni hidráulica. El sistema funciona con 24 V CC y es controlado por una señal de 4 - 20 mA. (Consulte el diagrama número 149537.) El combustible líquido que sale de las válvulas de corte de combustible fluye hacia la válvula desviadora de la lumbrera de presión y sale por las lumbreras C1 y C2. El volumen de flujo a través de C1 (combustible piloto) será máximo con una señal de 4 mA y de mínimo combustible a través de C2 (combustible principal). Con una señal de 20 mA, la C2 tendrá el flujo máximo y la C1 tendrá el mínimo. Cualquier señal entre estos dos puntos distribuirá el combustible proporcionalmente. 9.78 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Válvula de corte de purga de combustible líquido Las válvulas de corte de purga de combustible líquido (V2P945-1 y -2), ubicadas corriente abajo de los múltiples de combustible principal y piloto son válvulas de corte de tipo esfera, normalmente cerradas, de accionamiento neumático y de dos canales. Cuando se activan las válvulas solenoide piloto de corte de combustible líquido (L345-1 y -2), la presión piloto abre ambas válvulas de corte permitiendo que la presión de combustión purgue todos los inyectores, las tuberías de combustible líquido y el múltiple. Válvula de purga de combustible líquido en la dirección del flujo La válvula de purga de combustible líquido en la dirección del flujo (V2P945-3) es una válvula de corte normalmente cerrada ubicada corriente abajo del múltiple de combustible piloto. Cuando el solenoide de corte de combustible líquido en la dirección del flujo (L345-3) se activa permite que una fuente de aire no regulada fluya a través de las tuberías de combustible piloto, el múltiple y los inyectores para expulsar todo el combustible del circuito de combustible piloto. La purga en la dirección del flujo solamente se aplica al circuito de combustible piloto. Después de una purga de 30 segundos de duración en dirección contraria al flujo por motivo de parada, o falla de encendido con combustible líquido, la purga en la dirección del flujo comenzará durante 270 segundos en el circuito piloto con el arrancador en baja velocidad. Múltiples e inyectores del sistema de doble combustible SoLoNOx Los múltiples e inyectores del sistema de doble combustible SoLoNOx (Figura 9.36) constan de múltiples de gas combustible piloto y principal, conjuntos de tuberías desde el múltiple de gas combustible piloto y principal al inyector, múltiple de aire atomizador (atomización de combustible), conjuntos de tuberías desde el múltiple de aire atomizador al inyector, múltiples del divisor de flujo 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.79 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar de combustible líquido piloto y principal, conjuntos de tuberías desde el múltiple de combustible líquido piloto y principal al inyector, e inyectores de combustible. Los múltiples del divisor de flujo de combustible líquido piloto y principal están empernados a los soportes de montaje debajo de la carcasa de la cámara de combustión. Cada múltiple tiene una entrada y 12 conexiones de combustible de salida para conectar los conjuntos de tuberías desde el múltiple al inyector a los inyectores de combustible. Los conjuntos de tuberías alimentan el combustible líquido piloto y principal a los inyectores de combustible. El múltiple de aire atomizador está empernado a la carcasa de soporte de los cojinetes del rotor de la turbina, adyacente a los múltiples de gas combustible piloto y principal. Los conjuntos de tuberías desde el múltiple al inyector entregan aire atomizador de combustible a los inyectores de combustible. A la velocidad de funcionamiento, el aire atomizador de combustible es suministrado por la presión Pcd. Durante el arranque de la turbina, antes de aumentar la presión Pcd, el aire atomizador de combustible se suministra desde una fuente externa mediante la porción de aire atomizador del sistema de combustible líquido. El quemador de encendido (Figura 9.37) está empernado a una protuberancia de montaje en la carcasa de la cámara de combustión. El conjunto incluye una carcasa, manguito perforado/tubo del quemador, lumbrera de entrada de gas combustible, lumbrera de entrada de combustible líquido, lumbrera de entrada de aire atomizador, lumbrera de drenaje del quemador, orificio fijo del conjunto de quemador de gas combustible (FO931-1), y una bujía de encendido (E340). La bujía de encendido E340 se extiende al manguito del tubo del quemador y el tubo se proyecta a través del revestimiento de la cámara de combustión. El aire de la cámara de combustión entra en el tubo del quemador a través de los costados perforados del manguito del quemador. 9.80 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Cuando la turbina se arranca con combustible líquido, el combustible líquido entra en el quemador a través de la lumbrera de entrada de combustible líquido. El combustible líquido es atomizado por la presión de aire atomizador que entra en la lumbrera de entrada de aire a través de una tubería de una fuente externa. La mezcla es encendida por la bujía de encendido E340, y la llama penetra en la cámara de combustión para iniciar la propagación del frente de la llama a medida que se enriquece la mezcla de combustible a aire. El combustible líquido, el aire atomizador, y el encendido del quemador se cortan cuando la temperatura de la turbina alcanza un valor preestablecido, y la combustión es autosustentante. Múltiples e inyectores del sistema de doble combustible SoLoNOx 9080 • Múltiple de aire atomizador • Conjunto del múltiple de aire atomizador a tuberías de inyectores • Múltiple de gas combustible piloto • Conjunto del múltiple de gas combustible piloto a tuberías de inyectores • Múltiple de gas combustible principal • Conjunto del múltiple de gas combustible principal a tuberías de inyectores • Múltiple del divisor de flujo de combustible líquido piloto • Conjunto del múltiple de combustible líquido piloto a tuberías de inyectores • Múltiple del divisor de flujo de combustible líquido principal • Conjunto del múltiple de combustible líquido principal a tuberías de inyectores • Inyector de doble combustible SoLoNOx © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.81 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.36 Múltiples e inyectores del sistema de doble combustible SoLoNOx 9.82 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 QUEMADOR DE ENCENDIDO • Caja • Manguito perforado/tubo del quemador • Lumbrera de entrada de gas combustible • Lumbrera de entrada de combustible líquido • Lumbrera de entrada de aire atomizador • Lumbrera de drenaje del quemador • Bujía de encendido (E340) Figura 9.37 Quemador y encendido de doble combustible 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.83 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar MODO DE BAJAS EMISIONES (2 EJES) Gas combustible Antes de que el productor de gas (velocidad Ngp) alcance la velocidad de 88%, la válvula de corte de gas piloto 1 (V2P937-2) se abre, suministrando el 20 % del combustible a la turbina y el orificio variable (AO932) se abre completamente suministrando el 10 % del combustible. El resto del combustible fluye a través del circuito de combustible principal. NOTA Los conjuntos turbogeneradores de modelos más modernos han reemplazado el piloto 1 y el orificio variable con un control electrónico de combustible de escala amplia (EGF345) (Figura 9.38) que puede modular el combustible que fluye a través del circuito de combustible piloto desde un 50% hasta aproximadamente el 2%. Esto se parece a los circuitos anteriores que tienen tres pilotos y en vez de tener un control de reducción, cerrando cada piloto uno a la vez, el circuito piloto puede desplazarse uniformemente desde la posición completamente abierta a la posición cerrada en cualquier dirección. 9.84 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Figura 9.38 Control electrónico de combustible de escala amplia Al 50% de carga, el sistema cambiará del modo de altas emisiones al de bajas emisiones (Figura 9.39). Para lograr esta transición, la válvula de purgado (PCV942) se pondrá bajo el control del punto de ajuste Tpz/T5. La válvula de purgado se abrirá lentamente para aumentar la temperatura de la cámara de combustión derivando el aire de la cámara de combustión hacia el colector del escape. Cuando la temperatura Tpz/T5 está dentro de ±15 grados del punto de ajuste, el solenoide de control piloto número uno (L343-2) se activará permitiendo que el gas de control piloto cierre lentamente el piloto uno, disminuyendo el combustible piloto y permitiendo que el circuito de combustible principal tome el flujo de combustible adicional. Esto aumentará el flujo de combustible principal al 90% y disminuirá el flujo piloto al 10%. Treinta segundos más tarde, el actuador de orificio variable (L344-7) accionará el orificio variable hacia la dirección de cierre hasta que solamente fluya el 3,0% del 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.85 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar combustible a través del circuito piloto y el 97,0% del combustible fluya a través del circuito de combustible principal. El sistema está en estos momentos en el modo de bajas emisiones. El actuador de la válvula de purgado modulará continuamente, manteniendo el sistema dentro del punto de ajuste Tpz/T5. Figura 9.39 Disposición del sistema de gas combustible SoLoNOx 9.86 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Existen modelos de turbinas que incluso con el control electrónico de combustible (EGF345) que controla todo el flujo de combustible piloto todavía no hay suficiente combustible piloto para hacer funcionar el sistema debidamente en el modo de altas emisiones. Para corregir este problema, se ha instalado una válvula de corte de combustible principal (V2P937-3) (Figura 9.40), comúnmente llamada una “Válvula de restricción” que es controlada por un solenoide de 24 voltios normalmente cerrado. En paralelo con la válvula de restricción hay un orificio fijo grande (FO932-1). Cuando está en el modo de altas emisiones, el solenoide de la válvula de restricción se activa, cerrando la válvula de restricción y permitiendo que solamente el orificio fijo suministre el combustible principal. La restricción del conducto de combustible principal obliga pasar una mayor cantidad de combustible por el circuito de gas piloto aumentando la temperatura de la cámara de combustión para evitar que ocurra una posible extinción fortuita de la llama durante condiciones de carga baja. Esta válvula de restricción siempre está abierta durante el modo de bajas emisiones. Figura 9.40 Sistema de doble combustible SoLoNOx con válvula de restricción 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.87 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar En los modelos más recientes se ha reemplazado el orificio fijo y la válvula de corte por un actuador de control neumático que controla un orificio variable. Después de que el flujo de combustible piloto se ha reducido al mínimo, el control de las emisiones se logra modulando la válvula de purgado para mantener el punto de ajuste Tpz/T5. Cuando las Rpm de la turbina han alcanzado aproximadamente el 98%, la válvula de purgado está completamente cerrada, el gas piloto fluye aproximadamente al 2,5% y el resto del combustible fluye a través del circuito principal. Cualquier reducción de carga, que dé como resultado una señal de disminución de combustible, el orificio variable irá a la posición abierta durante aproximadamente 10 segundos y luego volverá a cerrarse. Esto se considera un condición transitoria y lo pondrá en el modo de altas emisiones de forma temporal. Si se instala un control electrónico de combustible en el circuito piloto, en vez del orificio variable, el control de combustible también recibirá una señal para abrir ligeramente hasta que la condición transitoria haya pasado. Las señales de combustible reducido que van al control electrónico de combustible (EGF344) son detectadas por el controlador lógico programable y envía la señal de condición transitoria a los controles de gas piloto. COMBUSTIBLE LÍQUIDO (BAJAS EMISIONES 2 EJES) A aproximadamente el 80% de la carga, la turbina se transfiere hacia el modo de bajas emisiones. La apertura y cierre proporcional de las válvulas de control VMF932-1 y VMF932-2 estará bajo el control del controlador lógico programable, de acuerdo con un programa instalado durante las pruebas de la turbina. Su movimiento se lleva a cabo por las señales de 4 a 20 mA al actuador de las válvulas de control (L344-8) que vienen del sistema de control. El actuador utiliza el sistema de lubricación de la turbina para el funcionamiento. En el arranque inicial, la señal de corriente al actuador será de 4 mA. Esto extenderá el actuador que mueve el orificio variable VMF932-1 hacia la posición de mínima apertura con el VMF932-2 situado en la posición de máxima apertura. La mayor 9.88 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 parte del combustible fluirá a través del circuito de combustible piloto para proporcionar una mezcla de combustible muy rica. A aproximadamente el 80% de carga, el sistema hace una transición hacia el modo de bajas emisiones accionando la válvula de control variable piloto (VMF932-2) hacia la dirección cerrada y accionando la válvula de control variable principal hacia la posición abierta. Esto se realiza mediante el actuador de la válvula de control (L344-8) que recibe una señal de 20 mA del controlador lógico programable, replegando el brazo actuador. Los cambios en carga serán controlados accionando el motor de la bomba de combustible de frecuencia variable a una velocidad más alta para aumentar el combustible o, si se trata de una bomba de alta presión de transmisión directa de CA, el control electrónico de combustible ELF344 suministrará el combustible adicional. Durante el funcionamiento, si el sistema de control detecta una gran disminución de la señal de combustible, cinco por ciento de reducción de carga, el sistema de control envía una señal al actuador de la válvula de control para extender parcialmente el brazo actuador, a fin de incrementar el flujo de combustible a través del circuito de combustible piloto, y disminuir el flujo de combustible a través del circuito principal. Después de transcurridos 10 segundos, el sistema regresará al modo de funcionamiento normal de bajas emisiones una vez que esta condición transitoria termine. MODO DE BAJAS EMISIONES (UN EJE) Combustible líquido El funcionamiento de un eje es básicamente igual, excepto en cuanto a la geometría variable que utilizamos para mantener los puntos de ajuste Tpz/T5.Al hacer la transición hacia el modo de bajas emisiones, la turbina de un solo eje, siendo una unidad de velocidad constante, ya está a la velocidad máxima. La turbina permanecerá en el modo de altas emisiones hasta que se cierre el interruptor disyuntor del generador y el generador acepte aproximadamente el 80% de su carga máxima. La válvula de purgado que funcionó durante la aceleración para evitar la condición de bombeo ahora está cerrada. Los álabes 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.89 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar directores variables (Figura 9.41) también fueron de una posición cerrada hacia una posición abierta, durante la prevención de la condición de bombeo, y ahora están en la posición abierta. Figura 9.41 Álabes directores variables de un solo eje 9.90 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Modo de bajas emisiones de gas combustible (Un eje) Una vez que se acepta la carga, comenzará la transición cerrándose los álabes directores variables a fin de aumentar la temperatura hacia el punto de ajuste Tpz/T5. A medida que los álabes variables se cierran, éstos limitan el flujo de aire que va a la cámara de combustión dando como resultado un aumento de la temperatura de la cámara de combustión. A medida que la temperatura aumenta, a aproximadamente el 50% del punto de ajuste, el piloto 1 y el orificio variable comenzarán a hacer un ciclo, al igual que en la de dos ejes, disminuyendo el flujo de combustible que entra en el circuito de combustible piloto y aumentando el flujo hacia el circuito principal. Una vez que está en el modo de bajas emisiones, el 2,0% del combustible vendrá del circuito piloto y el 98% a través del principal. A medida que aumenta la carga, la velocidad trata de disminuir dando como resultado señales de velocidad para aumentar la entrada de combustible. A medida que aumenta la cantidad de combustible, igualmente aumenta la temperatura elevando la temperatura Tpz/T5 por encima del punto de ajuste. Esto genera una señal a los álabes variables para que se abran y dejen entrar más cantidad de aire al compresor ocasionando que la temperatura disminuya y regrese al punto de ajuste. A medida que aumenta la carga adicional, los álabes variables responden hasta aproximadamente el 98% cuando los álabes directores se encontrarán nuevamente en la posición completamente abierta. El control de la temperatura Tpz/T5 es importante para controlar las emisiones de NOx y CO. Para controlar la temperatura Tpz, se deriva una temperatura de combustión estimada de una combinación de la temperatura de descarga del compresor, la temperatura de entrada de la turbina de potencia, el flujo dividido entre el aire de la zona primaria de la cámara de combustión y el total de flujo de aire de la cámara de combustión, y la relación entre la temperatura de entrada de la turbina de potencia y la temperatura de entrada de la primera etapa. El punto de ajuste de la temperatura T5 se deriva en el laboratorio de pruebas y cualquier desviación de este punto de ajuste de la temperatura T5, una vez que 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.91 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar el sistema esté en el modo de bajas emisiones, dará como resultado una acción correctiva de los álabes directores variables. Modo de bajas emisiones de combustible líquido (Un eje) El combustible líquido funciona de forma muy similar al combustible líquido en la turbina de dos ejes, excepto que se utilizan los álabes variables en vez de la válvula de purgado. Los álabes variables funcionan igual que los anteriores en cuanto al control del punto de ajuste Tpz/T5. Sistema de aire atomizador (atomizador de combustible) El funcionamiento adecuado del sistema de combustible líquido requiere que el combustible líquido sea atomizado al ser inyectado en la cámara de combustión. Durante el funcionamiento normal, a la velocidad de régimen de la turbina, el aire de presión Pcd se entrega a cada inyector por una tubería separada que viene de un múltiple de aire atomizador. Durante el arranque no hay suficiente presión Pcd para suministrar aire atomizador. Para resolver este problema, se entrega a la turbina una fuente de aire separada para los inyectores y la válvula del quemador. Un regulador de presión diferencial (PCV933) detecta el aire de presión Pcd disponible y entrega una fuente de aire al múltiple atomizador entre 5 y 7 lb/pulgada2 mayor que la presión Pcd hasta la velocidad de desembrague del arrancador. En este momento la presión Pcd es lo suficientemente alta como para atomizar el combustible líquido. Para un arranque permisivo, el aire atomizador tiene que tener 15 lb/pulgada2 según lo determine (TPD341-8) Transferencia de combustible La transferencia de combustible puede realizarse solamente durante el funcionamiento normal cuando la velocidad de la turbina es superior al 90 por ciento. La transferencia automática se realiza solamente de gas combustible a combustible líquido. La transferencia tiene lugar cuando la presión del gas cae por debajo de un valor preestablecido, o 9.92 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 se puede iniciar manualmente. Cuando se inicia la transferencia manual, la presión del sistema de combustible seleccionado debe estar dentro de los límites previstos. Si la presión del sistema de combustible seleccionado no está dentro de los límites previstos, la turbina continuará funcionando con el sistema de combustible hasta que la presión del sistema seleccionado se normalice. La transferencia de combustible tendrá lugar entonces de la manera usual. Se puede producir una transferencia de combustible de forma automática a combustible líquido debido a una disminución de la presión del gas combustible. No obstante, debido a que una pérdida extremadamente rápida de la presión de combustible puede ocasionar una extinción fortuita de la llama de la turbina, la caída de presión, no puede ser demasiado grande ni súbita. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.93 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar Figura 9.42 Controles de combustible líquido SoLoNOx 9.94 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 ACTIVIDAD DEL ESTUDIANTE 1. 2. Las concentraciones de NOx significativamente altas se comienzan a producir. a. solamente a temperaturas de reacción muy bajas (2300F e inferiores). b. a temperaturas bajas de reacción (de 2700 F y superiores). c. a temperaturas altas de reacción (2900 F y superiores). d. solamente a muy altas temperaturas de reacción (3500 F y superiores). ¿Cuál es la diferencia básica en el tratamiento de la mezcla de combustible/aire en un sistema de combustión estándar comparado con un sistema SoLoNOx? _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 9080 3. El sistema SoLoNOx reduce las emisiones al mantener una _______________ que es lo suficientemente _______________ para minimizar las emisiones de CO y lo suficientemente _______________ para controlar las emisiones de NOx. 4. Desde el arranque hasta alcanzar el 50% de carga nominal (88% de velocidad Ngp) utilizando gas natural, un conjunto turbogenerador equipado con SoLoNOx funciona en un modo de __________ emisiones. Desde el 50-100% de carga, funciona en el modo de __________ emisiones. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.95 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 5. Capacitación técnica de Solar Haga corresponder cada uno de los componentes del sistema de combustible que aparecen en la lista a continuación con su función. a. solenoide primario de gas combustible b. transductor de presión o presostato de gas combustible c. válvula de control de gas combustible d. válvulas de corte del múltiple piloto e. válvula de control proporcional f. Orificio piloto 3 _____ un dispositivo fijo instalado en paralelo a través de la válvula de corte piloto uno; mantiene un flujo continuo mínimo de combustible piloto durante el funcionamiento de bajas emisiones _____ controla la presión de gas combustible y mantiene la presión diferencial correcta entre la presión de combustible y la presión Pcd _____ se utiliza en la verificación automática de la secuencia de la válvula para garantizar que las válvulas primaria y secundaria de corte de combustible funcionan correctamente _____ controla la presión de gas piloto que se dirige a la válvula primaria de corte _____ se cierra cuando la velocidad Ngp alcanza el 88% (turbina de dos ejes) o el 50%% del régimen de carga (turbina de un eje) para cortar el flujo de piloto 1 al múltiple piloto _____ reemplaza el piloto 2 y 3 6. 9.96 Tanto en las turbinas de uno como de dos ejes, los álabes variables comienzan a abrirse en el __________ de la velocidad Ngp corregida, y deben estar en su posición de tope mecánico completamente abierta en el _________ de la velocidad Ngp corregida, al usar gas combustible. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 7. En las turbinas de un eje, cuando funcionan a _________ de carga o mayor, los álabes variables cambian su posición según se requiera para mantener la _________en el punto de ajuste. 8. Para abrir las válvulas de entrada del mezclador de vórtice, la ___________________ dirige ________________________ aire al múltiple de aire del mezclador de vórtice. 9. Relaciona los seis múltiples que se utilizan en el sistema de doble combustible SoLoNOx. a. _______________________________________ b. _______________________________________ c. _______________________________________ d. _______________________________________ e. _______________________________________ f. _______________________________________ © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.97 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar NOTAS: 9.98 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 CLAVE DE RESPUESTAS 1. C 2. En un sistema estándar, el combustible y el aire se mezclan en la zona de combustión. En un sistema SoLoNOx, el combustible y el aire se premezclan en el inyector. 3. temperatura de la llama, alta, baja 4. alta, baja 5. f c b a d e 9080 6. Tanto en las turbinas de uno como de dos ejes, los álabes variables se comienzan a abrir al 75% de la velocidad Ngp corregida, y deben estar en su posición de tope mecánico completamente abiertos al 95% de la velocidad Ngp corregida. 7. En una turbina de un solo eje, al funcionar al 50% de carga o mayor, los álabes variables modulan según sea necesario para mantener la temperatura Tpz/T5 en el punto de ajuste. 8. Para abrir las válvulas de entrada del mezclador de vórtice, el solenoide de la válvula de control del mezclador de vórtice dirige Pcd el aire hacia el múltiple de aire del mezclador de vórtice. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.99 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 Capacitación técnica de Solar 9. 9.100 a. múltiple de gas piloto b. múltiple de gas principal c. múltiple de SIV d. múltiple de combustible líquido principal e. múltiple de combustible líquido piloto f. múltiple de aire atomizador © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9.101 SISTEMA DE DOBLE COMBUSTIBLE SoLoNOx PARA CENTAUR 40/50 Y TAURUS 60 9.102 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC OBJETIVOS Al completar esta lección el estudiante podrá: 1. Explicar la función del sistema de control. 2. Describir los componentes del sistema de control. 3. Explicar las funciones de los interruptores de la consola de control. 4. Describir las pantallas de visualización de que dispone el operador. INTRODUCCIÓN El sistema de control Turbotronic proporciona la secuencia de los sistemas operativos de la turbomaquinaria durante el arranque, el funcionamiento y la parada, y proporciona protección y monitoreo de la turbomaquinaria durante todas las fases de funcionamiento. El sistema de control monitorea tanto el sistema de la turbina como el equipo impulsado durante el funcionamiento normal, proporcionando anunciaciones visuales al operador que permiten la evaluación del rendimiento de los equipos. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.1 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar DESCRIPCIÓN GENERAL El sistema de control Turbotronic es un sistema basado en microprocesadores que proporciona una combinación óptima de características de control y visualización. El sistema proporciona confiabilidad y características de mantenimiento, y puede ofrecer funcionamiento con tolerancia a fallas por medio de muchos componentes clave. El sistema proporciona la información que necesita el operador y los datos que requiere el sistema de control de la planta del cliente. El sistema requiere una fuente de alimentación eléctrica de 24 V CC suministrada normalmente por una batería de control asociada a una cargador de baterías. La alimentación eléctrica puede ser suministrada también por otras fuentes de acuerdo con las condiciones individuales del emplazamiento. COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL El sistema de control consta de una variedad de componentes: • 10.2 Dispositivos de control y colección de datos en el patín: los dispositivos de colección de datos incluyen termopares para detectar temperaturas, detectores de vibraciones y tomas magnéticas para monitorear la velocidad de la turbina; los componentes de control incluyen actuadores eléctricos, válvulas de combustible y relés de control. Los componentes de control responden a señales del microprocesador que cambian su estado de funcionamiento. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC • Microprocesador y dispositivos de procesamiento de señales montados en la consola. La consola de control, montada en el patín, contiene dispositivos que reciben señales de datos en el patín y acondicionan y transmiten esos datos al microprocesador; el microprocesador procesa entonces las señales recibidas y transmite señales de control a los dispositivos de salida que envían dichas señales a actuadores y componentes de control montados en el patín. El microprocesador basado en la consola interpreta y actúa sobre todos los datos recibidos de los dispositivos del patín y cualquier entrada del operador proveniente de los interruptores del equipo físico de la controla de control (botones de arranque/parada, etc.). El microprocesador en un controlador lógico programable (PLC) Allen Bradley. • Terminal de interfaz del operador (OID): la terminal de interfaz del operador proporciona un sistema de anunciación visual que permite al operador revisar e interpretar el funcionamiento del sistema. La terminal de interfaz del operador recibe y visualiza información proveniente del microprocesador. Se usa un anunciador digital PanelView de Allen Bradley. • Terminal de programación: El microprocesador montado en la consola utiliza una memoria de acceso aleatorio (RAM) para almacenar sus datos del programa y de funcionamiento. Cuando el sistema de control se desconecta, o cuando se desmonta el módulo del PLC de la consola, una batería en el módulo del PLC suministra energía para la retención del programa. Se debe usar una terminal de programación para instalar y/o cambiar la programación del sistema de control. • Cableado y conexiones de terminales: Todos los dispositivos anteriores requieren un diagrama de cableado para conectar los diferentes dispositivos y computadoras entre sí. El sistema de control Turbotronic ha evolucionado desde un cableado discreto de extremo a extremo para todos los dispositivos hasta una red más robusta de cableado multipuntos que es más fácil de implementar y más confiable. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.3 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar • Sistema de relés de respaldo: En el poco probable caso de una falla del sistema de control, un sistema de relés de respaldo se hará cargo de los trabajos de control y forzará una parada ordenada y segura de la turbina y del equipo impulsado. El sistema de respaldo anulará también el control principal para una parada inmediata si se detecta un incendio en el conjunto turbogenerador, si se acciona un botón pulsador de parada rápida manual o si se detecta una condición de protección contra sobrevelocidad de la turbina. El sistema de respaldo desconecta la unidad abriendo los circuitos eléctricos para las válvulas de corte de combustible, haciendo que las válvulas se cierren y corten el flujo de combustible a la turbina. Además, el sistema de relés de respaIdo controlará los sistemas de extinción de incendios y de poslubricación a continuación de una parada de respaldo. EL PROCESO DE CONTROL El proceso de control es un lazo constante de datos de señales eléctricas. Los datos de señales se recogen primero mediante los dispositivos de campo y se envían a los módulos de entrada, los cuales acondicionan los datos para el PLC; el programa del PLC actúa sobre los datos y después envía señales de decisión a los módulos de salida; estas decisiones de campo se transmiten entonces a los dispositivos de control correspondientes montados en el patín. La Figura 10.1 ilustra el flujo de señales en este proceso. Los dispositivos representados en este lazo son: 10.4 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC • 9080 Dispositivos de colección de señales de campo montados en el patín. Estos dispositivos caen en dos categorías básicas: discretos y analógicos. Los dispositivos discretos proporcionan señales que son de naturaleza de "conexión" o "desconexión", como los contactos de los interruptores y los relés. Los dispositivos analógicos proporcionan un espectro de señales, lo que facilita la medición de variables tales como información sobre la presión, la velocidad, las vibraciones y la temperatura. Los dispositivos analógicos incluyen los termopares y los detectores de temperatura por resistencia (RTD) para detectar temperaturas, los detectores de vibraciones, los transductores de presión y las tomas magnéticas para monitorear la velocidad de la turbina. Las señales de campo son señales eléctricas generadas por los dispositivos del patín. Los dispositivos analógicos crean señales de diferentes tipos mientras que los dispositivos discretos proporcionan señales de 24 V CC o de 0 V CC. Los dispositivos analógicos crean señales que pueden ser voltios, amperios, ohmios o de frecuencia. Los módulos de entrada recogen todos los diferentes tipos de señales de campo. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.5 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Figura 10.1 Diagrama de bloque básico 10.6 • Los módulos de entrada procesan las señales de campo. Los módulos de entrada cambian las señales de campo (tanto las señales discretas como las analógicas) a números y ponen estos números a la disposición del PLC. • El PLC (controlador lógico programable) es una computadora dedicada a un propósito especial, con sus propios métodos de memoria microprocesadora, programación y comunicaciones. El PLC ha sido optimizado para tomar decisiones rápidas basadas en las señales de campo. Estas decisiones son en forma de números que el PLC envía a los módulos de salida. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC • Los módulos de salida toman los datos de decisiones elaborados por el PLC y convierten estos números en señales de decisiones. En el caso de los datos discretos el módulo de salida convertirá en número de decisión en 0 o 24 V CC. En el caso de los datos analógicos el módulo de salida convertirá el número de decisiones en una corriente o voltaje variable con una gama proporcional al dispositivo de extremo que está siendo controlado. • Los dispositivos de control del patín controlan la secuencia de la turbina durante el arranque, el funcionamiento y la parada. Los componentes de control incluyen actuadores eléctricos, válvulas de combustible, solenoides y relés. Otros elementos del sistema de control incluyen la terminal opcional del anunciador del operador, que proporciona información importante sobre el funcionamiento aunque es incidental al funcionamiento del sistema completo, y el sistema de relés de respaldo, que proporciona funcionamiento de doble seguridad en el caso, poco probable, de falla del PLC. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.7 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar ELEMENTOS DE LA TURBOMAQUINARIA Los elementos del sistema de control montados en el patín son de dos tipos:detectores y controles. Los detectores incluyen componentes tales como los termopares, las tomas magnéticas de velocidad, los detectores de temperatura por resistencia (RTD), los transductores de vibraciones, los transmisores de presión, los presostatos y los interruptores de nivel. Los elementos de control incluyen válvulas solenoide, actuadores eléctricos y actuadores electrohidráulicos. A continuación se indican las descripciones de los dispositivos estándar de la turbomaquinaria típica: TERMOPARES La temperatura (T5) de la turbina es monitoreada por un aro de termopares instalado en la boquilla de la turbina de la tercera etapa. Las señales de los termopares están conectadas a módulos de entrada de termopar/RTD en el bastidor de E/S, y son usadas por los programas de control en el PLC para controlar las funciones de secuencia, funcionamiento y anunciación. Los termopares están hechos de materiales de Cromel y Alumel (Tipo K), o NICROSIL y NISIL (tipo N). TOMAS MAGNÉTICAS DE VELOCIDAD Hay tomas magnéticas de velocidad instaladas en varios lugares para monitorear la velocidad de la turbina. La toma principal está montada en la caja de engranajes de reducción y cuenta los dientes de un engranaje específico para obtener información sobre la velocidad. Hay disponible un sistema de respaldo completo, con la toma ubicada en la carcasa del compresor que cuenta el número de paletas en el disco de la etapa 2 del compresor. La señal de velocidad para el sistema de control Turbotronic se dirige hacia el módulo de entradas de velocidad en el sistema del PLC, y es una entrada principal a los programas de control que controlan la secuencia, el funcionamiento y la anunciación en relación con las velocidades de la turbina. 10.8 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC DETECTORES DE TEMPERATURA POR RESISTENCIA (RTD) Las temperaturas de las gamas inferiores (temperatura ambiente de aproximadamente 300F) son monitoreadas por los detectores de temperatura por resistencia (RTD), conectados a los módulos de entrada del RTD en el bastidor de E/S.Los RTD se instalan para monitorear las temperaturas del cabezal y del tanque del aceite lubricante, las temperaturas del drenaje de aceite de los cojinetes de la turbina, la temperatura (T1) de entrada del compresor de la turbina, la temperatura de la placa de unión fría, las temperaturas de los cojinetes de empuje de la turbina, así como las temperaturas de los cojinetes y el devanado del generador. El RTD estándar de Solar es el 100 Platinum, aunque algunos fabricantes de equipos impulsados pueden suministrar RTD hechos de otros materiales, tales como cobre. TRANSDUCTORES DE VIBRACIONES El sistema estándar de monitoreo de vibraciones incluye transductores de velocidad (sísmica) en la turbina y el generador, y un acelerómetro en el conjunto de la caja de reducción. Los usuarios pueden especificar sondas de desplazamiento (proximidad) para monitorear las turbinas como una característica de costo adicional. TRANSMISORES DE PRESIÓN Los niveles de presión de los sistemas y componentes del conjunto turbogenerador se monitorean mediante los transmisores de presión, los cuales convierten las señales mecánicas (de presión) a señales eléctricas a 4-20 mA. Los módulos de entradas analógicas aceptan y acondicionan las señales de entrada de los transmisores y proporcionan los valores digitales resultantes al PLC previa solicitud. Los transmisores se usan para monitorear las presiones de los sistemas de aceite y combustible, la presión (PCD) de descarga del compresor, y las presiones diferenciales. Las señales de los transmisores se escalan a unidades 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.9 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar adecuadas para propósitos de cálculo y visualización en el PLC, y se usan para los programas de secuencia, control de combustible y control del proceso. INTERRUPTORES DE PRESIÓN/NIVEL En algunos casos, el programa de control no requiere la resolución proporcionada por la medición de un transmisor, y un presostato o interruptor de nivel servirá con más eficacia al propósito de diseño. Las posiciones de los interruptores se representan como señales lógicas binarias ("1" = interruptor cerrado; "0" = interruptor abierto) y son monitoreadas por los módulos de entradas discretas. Por lo general, estos interruptores se pueden ajustar dentro de gamas limitadas, y se fijan para transferir a valores específicos de presión, temperatura o nivel, para indicar al sistema de control el logro de eventos críticos en la secuencia de arranque o para detectar condiciones de falla. Los interruptores pueden funcionar independientemente del PLC y, por lo tanto, son útiles en el diseño de los sistemas de protección de respaldo. VÁLVULAS SOLENOIDES Estos dispositivos de accionamiento eléctrico facilitan el control del PLC de los sistemas neumático e hidráulico para propósitos de secuenciación y protección. Todos los solenoides de las unidades Solar están diseñados para funcionar con 24 voltios CC y son dispositivos discretos (CONEXIÓN/DESCONEXIÓN). Los solenoides que funcionan bajo el control del PLC reciben sus entradas de los módulos de salidas discretas. Los datos binarios del PLC a los módulos son descodificados y distribuidos a los dispositivos de 24 V CC de acuerdo con la dirección lógica correspondiente a cada bit de información. Una lógica "1" en una dirección de bit activará el canal de salida correspondiente en el módulo, y una lógica "0" desactivará la salida. Actuador electrohidráulico Las unidades de producción iniciales usan un actuador electrohidráulico para posicionar una válvula de estrangulamiento de combustible piloto variable. 10.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Una señal analógica es dirigida hacia el actuador (L344-7) a través de un módulo de salida analógica. Los valores digitales provenientes del PLC se convierten a una señal de 4-20 miliamperios que es suministrada al actuador. El actuador utiliza presión hidráulica proveniente del sistema de aceite lubricante como fuerza motriz para posicionar la válvula de estrangulamiento de combustible piloto variable. Actuadores eléctricos lineales Las unidades de producción actuales usan dos actuadores lineales eléctricos; uno para controlar el flujo de combustible principal y el otro para controlar el flujo de combustible piloto. Las señales analógicas para controlar los actuadores de combustible son dirigidas hacia los dispositivos de extremo (EGF344 y EGF 345) ubicados en el patín a través de un módulo de salida analógica. Los datos digitales provenientes del PLC se convierten a señales de 4-20 miliamperios que son suministradas a los actuadores. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.11 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar ELEMENTOS EXTERNOS DE LA CONSOLA (TAURUS 60) Hay cuatro cajas de empalmes de control ubicadas en el extremo del equipo impulsado (delantero) de la unidad. Las cajas de empalmes de control alojan los dispositivos de control de la interfaz del operador, los dispositivos de control de la turbina, los dispositivos de monitoreo del generador y los dispositivos de control del generador. Las alarmas sonoras se activan cuando existe una condición de alarma. Las cajas de empalmes de control y las alarmas sonoras se muestran en la figura siguiente. Figura 10.2 Cajas de empalmes de control 10.12 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC CAJA DE EMPALMES DE CONTROL DEL GENERADOR (TAURUS 60) La caja de empalmes de control del generador, ubicada en el lado delantero derecho del conjunto turbogenerador, contiene el equipo requerido para operar un generador bajo todas las condiciones de carga. Incluidos en los ítemes instalados están el regulador de voltaje automático, el supresor de pulsaciones para igualar el voltaje del campo, el potenciómetro de ajuste de voltaje operado por motor, una unidad de control VAR/PF para el control de la carga reactiva y dos interruptores del selector, uno para la selección de control VAR/PF y el otro para la selección de modalidad de tensión constante/variable (ISOCH/DROOP). Además de los controles del generador están también la unidad del Controlador lógico programable (PLC) del conjunto turbogenerador y algunos módulos asociados tales como el suministro de alimentación eléctrica de CC para potencia de funcionamiento de 5 V CC para el bastidor del PLC, dos módulos discretos y el módulo de sincronización de línea que suministra información sobre el generador al PLC. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.13 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Figura 10.3 Caja de empalmes de control del generador 10.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC CAJA DE EMPALMES DE CONTROL DE LA TURBINA(TAURUS 60) La caja de empalmes de control de la turbina contiene los relés y los componentes que comprenden el sistema de relés de respaldo, el monitor de protección contra sobrevelocidad, el panel de monitoreo de vibraciones, así como los adaptadores de los módulos Flex I/O y los módulos de E/S relacionados con los dispositivos de la turbina. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.15 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Figura 10.4 Caja de empalmes de control de la turbina 10.16 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC CAJA DE EMPALMES DEL ANUNCIADOR DIGITAL (TAURUS 60) La caja de empalmes del anunciador digital aloja a la unidad de anunciador digital PanelView, y proporciona montaje en el panel delantero para los interruptores de control y los indicadores de la unidad principal. Los indicadores y los interruptores de control están identificados en la caja de empalmes de control de incendios. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.17 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Figura 10.5 Panel de anunciación digital 10.18 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC CAJA DE EMPALMES DE MONITOREO DEL GENERADOR (TAURUS 60) La caja de empalmes de monitoreo contiene los transmisores del sistema de vibraciones, un adaptador del módulo Flex I/O y módulos relacionados con las señales del generador, los interruptores disyuntores CB200 a CB205, y una serie de dispositivos de protección de fusibles conectado al sistema de 24 VCC del conjunto turbogenerador. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.19 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Figura 10.6 Caja de empalmes de monitoreo del generador 10.20 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC CONJUNTO DEL PANEL DE CONTROL DE INCENDIOS En las unidades equipadas con cabinas, se proporciona un sistema de detección y extinción de incendios del conjunto turbogenerador. Los controles e indicadores para el sistema están instalados en una caja de empalmes situada en el extremo delantero del patín. Consulte la Figura 10.7 para conocer la ubicación de los controles e indicadores descritos en los párrafos siguientes. CONTROLES Conmutador de AUTO/INHIBIR Botón pulsador operado por tecla; inhibe la descarga de agente extintor cuando está en la posición de INHIBIR, y habilita la respuesta normal del sistema cuando está en la posición de AUTO. Conmutador de DESCARGA manual Conmutador de botón pulsador; descarga el agente extintor e inicia una parada rápida del conjunto turbogenerador cuando se acciona. INDICADORES Indicador de AUTO Lámpara verde; se ilumina cuando el conmutador de AUTO/INHIBIR está en la posición de AUTO. Indicador de INHIBIR Lámpara ámbar; se ilumina cuando el conmutador de AUTO/INHIBIR está en la posición de INHIBIR. Indicador de DESCARGADO Lámpara roja; se ilumina para enviar una señal de que el agente extintor ha sido descargado. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.21 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Figura 10.7 Caja de empalmes de control de incendios 10.22 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC SISTEMA DE CONTROL DEL PLC Los elementos principales del sistema de control son un PLC, los módulos de entrada, salida y comunicaciones, la fuente de alimentación eléctrica y un bastidor de montaje para el PLC y los módulos de E/S. Los tipos y cantidades de los módulos de E/S dependen de la complejidad de la instalación. Los módulos de E/S dentro de la consola pueden tomar una de dos formas: Montado en el bastidor, como el PLC, o montado en un riel, como los módulos Flex I/O. Los números de pieza para los módulos son 177- para los montados en el bastidor, ó 1794- para el estilo Flex. Los módulos Flex se conectan a una base de terminales, que después se monta en un riel DIN. Cada base de terminales tiene conectores laterales que permiten unir los módulos entre sí. Los módulos montados en el bastidor tienen conectores de borde que entran en una ranura en el bastidor del plano posterior. BASTIDOR UNIVERSAL El bastidor universal 1771- se usa para módulos que no son Flex I/O y el PLC. Este bastidor contiene los cables del plano posterior y los conectores de borde de los módulos que se necesitan para dirigir la alimentación eléctrica y los datos hacia y desde los módulos de estilo 1771 instalados. El bastidor requiere 5 V CC para funcionar. La ranura más a la izquierda del bastidor se reserva para el PLC; en los casos en que se usa un bastidor adicional, la ranura más a la izquierda es ocupada por un módulo de comunicaciones que proporciona conexión de cableado al chasis principal. El bastidor universal está disponible en configuraciones de 4, 8, 12 y 16 ranuras. BASTIDOR DE LOS MÓDULOS FLEX I/O Los módulos Flex 1794- están montados en una base de terminales que se conecta a un riel. Hasta ocho módulos se pueden conectar entre sí en un riel. La base de terminales usa conectores a lo largo de los costados izquierdo y derecho para enviar información hacia y desde los módulos instalados. Cada base de terminales en este bastidor requiere 24 V CC para funcionar. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.23 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Figura 10.8 Base de terminales y módulo Flex I/O 1794- Figura 10.9 Bastidor de los módulos Flex I/O y módulos estilo 1794Los módulos Flex 1794- se pueden montar en el patín o prácticamente en cualquier otra área de la instalación. La capacidad para ubicar dispositivos de E/S cerca de los dispositivos de extremo permite tramos de cableado más cortos y habilita la integridad del sistema para que sea validado durante las pruebas en la fábrica. Una vez probados, no es necesario desmontar el cableado de interconexión para el embarque al sitio de instalación, lo que minimiza la posibilidad de errores en el cableado y reduce el tiempo y costos de instalación. Otra ventaja de los módulos 1794- es su tamaño relativamente pequeño en comparación con los módulos 1771-. Los módulos Flex I/O funcionan 10.24 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC con alimentación eléctrica de 24 V CC, por lo que no se requieren fuentes de alimentación eléctrica de 5 V CC separadas. FUENTE DE ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA Alimentación eléctrica al sistema Por lo general se suministra alimentación eléctrica de 24 voltios CC al sistema de control desde una combinación de batería/cargador de 24 voltios. El conjunto de bastidor de baterías y cargador está montado en una ubicación remota (por lo general en el espacio del centro de control del motor). El cargador es alimentado desde el sistema de distribución de alimentación de CA, y mantiene las baterías de 24 VCC en condición de cargadas para garantizar la disponibilidad de alimentación eléctrica del control durante interrupciones de la alimentación de CA. En algunas instalaciones, la alimentación de 24 voltios CC es suministrada desde un convertidor de 120 a 24 voltios, el cual convierte 120 VCC del sistema de alimentación eléctrica de la estación a alimentación eléctrica de 24 VCC para el sistema de control. Alimentación eléctrica electrónica La alimentación eléctrica primaria para los módulos en el bastidor de E/S serie 1771- es suministrada desde un convertidor de 24 a 5 voltios CC en una de dos versiones. Una versión se monta en el bastidor universal de E/S (ocupando dos ranuras) y envía 5 V CC al bastidor a través de un conector del plano posterior. La otra versión, estándar de Solar, se instala separada del bastidor, y se conecta a la barra colectora de 5 V CC a través de una conexión externa. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.25 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Figura 10.10 Fuente de alimentación eléctrica, 5 voltios MÓDULOS DE E/S Los módulos de entradas/salidas (E/S) son de varios tipos, incluyendo entradas discretas, salidas discretas, entradas analógicas, salidas analógicas, entradas rápidas de milivoltios, entradas de RTD y entradas de velocidad (frecuencia). Los módulos convierten las señales eléctricas de los dispositivos externos a datos digitales para ser utilizados por el PLC en el caso de los módulos de entrada, o viceversa en el caso de los módulos de salida. Tanto los módulos 1771- como los módulos 1794proporcionan lámparas indicadoras de condición para uso del operador. Las lámparas de diodos electrolumínicos proporcionan una verificación rápida de una condición de los módulos individuales: 10.26 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Figura 10.11 Módulos de E/S 1771- y 1794CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE (PLC) El PLC se monta en la posición más a la izquierda del bastidor 1771- y contiene la programación requerida para controlar el sistema. Utilizando datos de los módulos de entrada y datos de programas precargados, el PLC ejecuta el conjunto de instrucciones que comprende el programa del PLC. El programa es desarrollado específicamente para el tipo y aplicación de la unidad, y se almacena en un submodo electrónico de memoria en el módulo del PLC. Una vez cargado, el programa se retiene mientras el PLC esté recibiendo alimentación eléctrica de 5 V CC del plano posterior, hasta que sea borrado o alterado por una terminal de programación. Cuando se desconecta la fuente de alimentación eléctrica, o cuando se desmonta el módulo del PLC del bastidor, una batería reemplazable 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.27 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar en el PLC protege el contenido de la memoria volátil del PLC. La batería del PLC se debe reemplazar cada año. El PLC proporciona diodos electrolumínicos de diagnóstico en su panel delantero y una variedad de accesorios de comunicaciones y de red. El PLC controla todas las comunicaciones hacia y desde los diferentes módulos de E/S. El PLC soporta un número de diagramas de cableado y comunicaciones para proporcionar información a todos los dispositivos conectados. El PLC se comunica con la terminal de visualización mediante un puerto en serie ubicado en el panel delantero del procesador. El programa del PLC contiene la lógica que define el mensaje del anunciador, y la terminal de visualización está programada para escalar y visualizar los datos de acuerdo con las especificaciones del equipo y las preferencias del cliente. El PLC utiliza un protocolo de comunicación conocido como la ruta de datos "Data Highway Plus" para intercambiar datos digitales con otros dispositivos digitales, tales como el equipo de control de la estación y las terminales de programación. Los conectores del panel delantero del módulo del procesador permiten las conexiones a la red de la ruta de datos Data Highway Plus. 10.28 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Figura 10.12 Panel delantero del PLC BASTIDOR REMOTO Cuando la configuración de la unidad requiere más E/S de las que se pueden acomodar en un solo bastidor, se puede instalar un bastidor adicional. El sistema estándar utiliza dispositivos de módulos Flex I/O serie 1794- de la red ControlNet© para ampliar la capacidad de direccionamiento del PLC más allá de la disponible en un solo bastidor. Otra opción cuando la instalación requiere más E/S de las que se pueden acomodar en un solo bastidor es instalar ya sea un módulo adaptador de E/S remotas o un módulo adaptador de la red ControlNet© serie 1771- en el bastidor remoto. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.29 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Si se usa este método, la ranura más a la izquierda en el bastidor remoto contendrá el módulo adaptador; cada módulo instalado en el bastidor remoto se comunicará con el PLC a través del adaptador, y el módulo adaptador transferirá los datos hacia/desde el PLC a través de un cable interconectado protegido. Módulo de interfaz de comunicaciones Se tienen disponibles una serie de módulos de interfaz que se instalan en el bastidor para permitir las comunicaciones digitales entre el PLC y los sistemas y dispositivos que no estén conectados directamente al sistema de control. El módulo se instala en cualquier ranura disponible en cualquiera de los bastidores, y la única conexión del plano posterior es a la barra colectora de potencia de 5 V CC. El módulo de interfaz de comunicaciones funciona como un dispositivo de compuerta entre el protocolo de la ruta de datos Data Highway Plus utilizado por el PLC y el formato asincrónico estándar en serie RS232-C utilizado por muchos dispositivos basados en computadora. Las conexiones de la ruta de datos Data Highway Plus y RS232-C del panel delantero permiten la interconexión de cables blindados. Para conexiones en serie a distancias largas de hasta 10.000 pies, hay disponible un módulo de interfaz de comunicaciones que usa el protocolo en serie RS-422C. Sistema de la red ControlNet© La red ControlNet© proporciona un enlace en serie de alta velocidad sobre un cable coaxial entre el PLC y los módulos Flex I/O 1771- y 1794-. Cada grupo de módulos Flex de un riel está conectado a un módulo adaptador ACN/R de la red ControlNet©. El cable coaxial está conectado entre el ACN y el PLC para transferir datos digitales entre el PLC y los módulos de E/S. Un interruptor de configuración se posiciona en cada módulo ACN para establecer la dirección de su estación ("nodo") en el eslabón de la red ControlNet© (la dirección de nodo para cada adaptador se define en el diagrama esquemático y los diagramas del equipo lógico para cada unidad). Un adaptador ACN 1771montado en el bastidor proporciona comunicación 10.30 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC remota sobre la red ControlNet© entre los módulos de E/S serie 1771- montados en el bastidor remoto y el PLC. Figura 10.13 Módulo Flex ACN-R CONTROL DE RESPALDO El sistema de control de respaldo está montado en la caja de empalmes de control de la turbina. Estos componentes realizan un control vital de la parada y del funcionamiento posterior en caso de inhabilitación del PLC o cuando se indica una acción inmediata para proteger la turbomaquinaria y el personal. En el sistema de respaldo se usan relés de retardo para programar eventos de poslubricación y controlar el sistema de extinción de incendios cuando se activa el sistema de respaldo. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.31 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Los circuitos eléctricos para los solenoides de las válvulas de corte de combustible pasan a través de contactos de relés en el sistema de respaldo, y los relés están diseñados para abrir los contactos ante una pérdida de potencia en las bobinas de los relés (esto se denomina: funcionamiento "a prueba de fallas"). Los relés se desenergizan cuando: 1. Se ha iniciado una parada rápida manualmente. 2. El sistema de detección de incendios detecta un incendio. 3. El monitor de protección contra sobrevelocidad señala una condición de protección contra sobrevelocidad de la turbina. 4. Se anuncia una condición de falla del microprocesador. 5. Se suspende la alimentación eléctrica de CC a las bobinas de relés (como cuando se abre el interruptor disyuntor para el sistema de relés). Cuando se activa el sistema de respaldo, se ilumina una lámpara roja en el panel de anunciador digital que señala un respaldo activado. Para restaurar el funcionamiento normal, se debe eliminar la condición de falla que inició la acción de respaldo, después se debe oprimir momentáneamente el botón pulsador de reposición del sistema de respaldo. Este procedimiento se debe realizar también siguiendo la activación inicial del sistema de control para energizar los relés de respaldo. Además de los circuitos de monitoreo/control de velocidad del sistema Turbotronic, el monitor de protección contra sobrevelocidad (Z353) proporciona protección contra sobrevelocidad para la turbina. Este es un dispositivo de monitoreo de velocidad que recibe una señal de entrada de un detector de velocidad especial (toma magnética), montado en la carcasa del compresor y que monitorea el conducto de los álabes de la segunda etapa del compresor. Los contactos del monitor de protección contra sobrevelocidad se transfieren para desenergizar los relés de parada rápida para parar la unidad si la velocidad de la turbina de potencia sobrepasa un valor preestablecido, algo por encima del punto de ajuste 10.32 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC de velocidad máxima programado en el sistema de control Turbotronic. Otro conjunto de contactos en el monitor se transfiere cuando se detecta continuidad eléctrica a través de la sonda de la toma magnética de protección contra sobrevelocidad; el hecho de que estos contactos no se transfieran indica un detector de velocidad abierto, en cuyo caso el sistema de control iniciará una parada rápida, anunciando sonda de protección contra sobrevelocidad abierta. CONMUTADORES DE CONTROL (TAURUS 60) Los conmutadores de control principales y las lámparas indicadoras asociadas para la unidad están ubicados en el panel delantero de la caja de empalmes del anunciador digital. La función de cada uno se explica en los párrafos siguientes. NOTA A menos que se indique lo contrario, todos los conmutadores del panel son del tipo botón pulsador momentáneo. Llave selectora de desconexión/local/remoto Una llave selectora con enclavamiento rotatoria en el centro del panel, arma el sistema de control en la posición de LOCAL y REMOTO y enclava el sistema de control en la posición de DESCONEXIÓN, evitando el inicio de un arranque de la unidad. Botón pulsador de parada de emergencia Se usa para parar la unidad en emergencias; ocasiona la parada inmediata de la unidad y pone al sistema de relés de respaldo en control de la secuencia de poslubricación. Botón pulsador de silenciador de alarma sonora Silencia la bocina de alarma sonora después de la activación de una anunciación de alarma o parada. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.33 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Botón pulsador de aceptación Arma el circuito de reposición y silencia la bocina de alarma sonora; para también la indicación de anunciación con parpadeo en la pantalla de visualización y coloca la indicación en estacionaria. Botón pulsador de reposición Reposiciona los circuitos del sistema de control después de la anunciación de una condición de alarma o parada, permitiendo el rearranque de la unidad cuando se haya corregido la condición de falla. NOTA El botón pulsador de REPOSICIÓN no funciona hasta que se haya pulsado el botón pulsador de ACEPTACIÓN para armar los circuitos de reposición. Indicador/llave selectora de reposición del sistema de respaldo Una combinación de indicador/botón pulsador que reposiciona el sistema de relés de respaldo a continuación de la activación inicial o de alguna falla que haya activado el sistema de relés de respaldo, y que se ilumina en ROJO cuando ha ocurrido una parada de respaldo. Interruptor de arranque Inicia la secuencia de arranque si el sistema de control está en la condición de (turbina) lista para arrancar. Interruptor de parada Dispara el interruptor disyuntor del generador y coloca a la unidad en el modo de enfriamiento a velocidad sincrónica hasta que caduca el temporizador de enfriamiento, en cuyo momento el sistema de control parará la turbina y regresará el sistema al modo de listo para el arranque. 10.34 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Interruptor de iniciar Auto-SYNC Con la unidad en marcha, al pulsar el botón pulsador se iniciará un ciclo de sincronización de 30 segundos. Interruptor de modalidad de velocidad (Constante/Variable) Seleccione el modo de funcionamiento del sistema de control de velocidad. Consulte la Sección 10, Procedimientos de Funcionamiento, para obtener una descripción detallada del sistema de control de velocidad. CONJUNTOS DE LÁMPARAS INDICADORAS NOTA 1) A menos que se indique lo contrario, todos los conjuntos de lámparas del panel son del tipo de elemento doble, 2) Los colores de los lentes se muestran después de los títulos de las lámparas. Listo (Verde) Significa que el sistema de control está listo para iniciar una secuencia de arranque o de giro de prueba. Alarma (Ámbar) Indicador de resumen, se ilumina para anunciar una condición de alarma de cualquier tipo. Parada (Roja) Indicador de resumen, se ilumina cuando se ha detectado alguna condición de parada por falla. PANTALLAS DEL OPERADOR Solar permite el uso de varios estilos de pantallas de control; los operadores de turbomaquinaria pueden disponer de pantallas del operador montadas en el patín, pantallas basadas en consola, o ambas, dependiendo de la configuración de la turbomaquinaria. Todos los sistemas de visualización usan información transmitida desde el PLC. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.35 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar PANELVIEW EN EL PATÍN (TAURUS 60) El dispositivo PanelView de Allen Bradley está montado en la caja de empalmes del anunciador digital. El panel de visualización ("PanelView") es una pantalla estilo LCD que ofrece capacidad limitada de gráficas. Se usa para visualizar información de texto y datos acerca del funcionamiento de la turbomaquinaria. El panel de visualización tiene una pantalla diagonal de 9 pulgadas y proporciona varias visualizaciones que muestran temperaturas y presiones críticas en la turbomaquinaria. El panel de visualización PanelView tiene un teclado de funciones en la parte inferior de la pantalla, un teclado numérico al lado derecho inferior y teclas de flechas que proporcionan el control del cursor. Figura 10.14 Pantalla PanelView montada en el patín 10.36 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC El PanelView anunciará una pantalla de menú que permite la navegación a través de las pantallas de información disponibles. Por lo general, se visualizan las temperaturas y presiones críticas de la turbina y del equipo impulsado, junto con información de alarmas. Las pantallas PanelView se usan en lugar de indicadores analógicos. La pantalla PanelView está conectada al PLC y recibe datos en cada barrido. La información que aparece en la pantalla representa la condición actual de funcionamiento. El PanelView no tiene dispositivo de almacenamiento (como un disco duro) que permita la captura y revisión de información de funcionamiento anterior. Debido a que es estrictamente un dispositivo de visualización, no tiene capacidad de registro de datos. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.37 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar PANTALLAS DE VISUALIZACIÓN PANELVIEW Las siguientes páginas contienen las ilustraciones de las diferentes pantallas de visualización que se proporcionan con la unidad de visualización digital PanelView además de las descripciones de los controles de función que se incluyen en cada pantalla. PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE MENÚ La pantalla de visualización de menú (MENU) aparece cuando se activa la terminal. Esta pantalla facilita la selección de cualquier otra pantalla adicional programada en el anunciador digital si se pulsa la tecla de función correspondiente que aparece en la lista de la pantalla. Se puede acceder a la pantalla de visualización de menú (MENU) desde cualquier otra pantalla simplemente pulsando la tecla F16. Figura 10.15 Pantalla de visualización de Menú (Menu) 10.38 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO La pantalla de visualización de RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO proporciona visualizaciones numéricas de los parámetros críticos de funcionamiento de la turbomaquinaria y las indicaciones de visualización realzadas en el modo de funcionamiento de la turbomaquinaria. Las asignaciones de las teclas de función vienen indicadas en la parte inferior de la pantalla de visualización. Figura 10.16 Pantalla de visualización de resumen de funcionamiento (Operation Summary) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.39 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar RESUMEN DEL GENERADOR Esta pantalla muestra los valores y el estado del funcionamiento del generador entre los que se incluyen el voltaje del generador, potencia y corriente, voltaje de la barra colectora, ajustes del modo de control del generador, y las relaciones de frecuencia y fase de generador a barra colectora. Figura 10.17 Pantalla de visualización de resumen del generador (Generator Summary) 10.40 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC RESUMEN DEL COMBUSTIBLE Esta pantalla incluye las visualizaciones numéricas digitales de las variables del sistema de combustible, las indicaciones de estado realzadas y las teclas de función asignadas para habilitar la selección del funcionamiento de combustible líquido o de gas combustible además de la selección de la bomba de refuerzo de combustible líquido a designar como bomba principal. Figura 10.18 Pantalla de visualización de resumen del combustible (Fuel Summary) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.41 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar RESUMEN DEL ACEITE LUBRICANTE La pantalla de visualización de resumen del aceite lubricante proporciona las visualizaciones digitales de las variables de funcionamiento del sistema de aceite lubricante, las indicaciones de estado realzadas, y permite la iniciación manual de la función de pruebas de la bomba de respaldo de lubricación. Figura 10.19 Pantalla de visualización de resumen del aceite lubricante (Lube Oil Summary) 10.42 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC RESUMEN DE TEMPERATURA Esta pantalla proporciona las visualizaciones numéricas digitales de las temperaturas de la turbomaquinaria entre las que se incluyen la temperatura de la turbina (T5), la temperatura de la entrada de aire a la turbina (T1), las temperaturas de la cabina, las temperaturas de los cojinetes y el devanado del generador, y las temperaturas del tanque y el cabezal del aceite lubricante. Figura 10.20 Pantalla de visualización de resumen de temperaturas (Temperature Summary) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.43 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar RESUMEN DE VIBRACIONES La pantalla de visualización de resumen de vibraciones proporciona la visualización numérica digital y analógica (gráfica de barras) de los datos de vibraciones de la turbina, el conjunto de la caja de reducción y el generador. Figura 10.21 Pantalla de visualización de resumen de vibraciones (Vibration Summary) 10.44 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC RESUMEN DE ALARMAS Esta pantalla proporciona una lista de las anunciaciones de paradas y alarmas aceptadas y no aceptadas. Si se han detectado más anunciaciones de las que caben en una página, pulse las teclas de función F4 y/o F5 para visualizar las anunciaciones restantes. Para visualizar cualquier mensaje de anunciación que haya sido detectado mientras esta pantalla está seleccionada, pulse la tecla de función F16 para volver a la pantalla de visualización de menú, y luego vuelva a la pantalla de resumen de alarmas. Figura 10.22 Pantalla de visualización de resumen de alarmas (Alarm Summary) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.45 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar MONITORES DE LA CONSOLA TERMINAL DE INTERFAZ DEL OPERADOR TT 2000 (Opcional) La terminal de interfaz del operador (OID) es una computadora compatible con la IBM "AT" con mejoras específicas para la aplicación de la turbina. La computadora es un procesador 486. La computadora utiliza el software del sistema MS-DOS como su sistema operativo y no utiliza mejoras gráficas basadas en Windows; esto permite un nivel de memoria relativamente bajo y un equipo físico de almacenamiento en la computadora OID. La OID realiza dos funciones: la visualización de los parámetros del sistema y el monitoreo de las funciones de la turbomaquinaria. La OID está equipada con una tarjeta de coprocesador "ARTIC" IBM que proporciona la capacidad para manejar tareas múltiples de historial y puertos múltiples de comunicaciones en serie. Esto permite que la OID se comunique con varios PLC , así como con unidades de visualización remotas. Accesibles desde la parte delantera de la computadora de la terminal de interfaz del operador están la pantalla de video, el teclado de entrada de datos, el teclado de funciones, la conexión para teclado externo, la unidad de disco flexible de 3.5 pulgadas, el indicador de acceso al disco duro y los indicadores de alimentación eléctrica. 10.46 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Figura 10.23 Consola de visualización remota NOTA Todos los sistemas de visualización funcionan independientemente del sistema de control; el sistema de control funcionará si falla una visualización. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.47 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO El operador usa la pantalla de RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO para visualizar la condición general del sistema, y es, normalmente, la pantalla izquierda de la visualización durante el funcionamiento normal del sistema. La pantalla visualiza valores prefijados de la turbina y datos del compresor tales como condición del sistema lubricante, modo de control, modo de funcionamiento, condición de parada y funcionamiento de la bomba de lubricación. Los datos se actualizan continuamente con un retraso de alrededor de dos segundos del PLC a la pantalla. Pulse el botón ESC (escape) para regresar a la pantalla de menú, o pulse la tecla F (función) correspondiente, si se conoce, para ver otra pantalla de visualización. Figura 10.24 Pantalla de visualización de resumen de funcionamiento (Operation Summary) 10.48 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE RESUMEN DE TEMPERATURAS La pantalla de visualización de resumen de temperaturas muestra todas las temperaturas monitoreadas en la turbina y el compresor. La zona de temperatura T5 muestra la temperatura de cada termopar individual, la temperatura promedio y el número de termopares T5 activos. También se visualizan las temperaturas del aceite lubricante, drenaje de aceite, entrada de aire y gas de escape, así como un resumen de las temperaturas de los cojinetes. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.49 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE VIBRACIONES La pantalla de resumen de vibraciones muestra todos los puntos de vibraciones monitoreados en la unidad. Los puntos monitoreados pueden incluir los cojinetes radiales de la turbina y de la turbina de potencia, así como de los cojinetes de empuje. Los cojinetes del compresor también se monitorean. Las figuras siguientes muestran una visualización típica de vibraciones y la misma pantalla para el compresor. La pantalla del compresor se puede visualizar pulsando el botón de página siguiente en la pantalla de resumen de vibraciones. Figura 10.26 Pantalla de visualización de vibraciones (Vibration Summary) 10.50 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE RENDIMIENTO DE LA TURBINA (OPCIONAL) Esta pantalla muestra el rendimiento de la turbina. Los parámetros incluidos son la potencia, la temperatura T5, el flujo de combustible y la presión Pcd. Un cursor en movimiento mostrará el punto de funcionamiento de la turbina. La característica de rendimiento de la turbina muestra un mapa que representa el rendimiento de una turbina a régimen nominal y condiciones estándar. Los algoritmos convierten los datos de la instalación a condiciones estándar. Después se visualiza en el mapa el punto de funcionamiento corregido de tiempo real. Figura 10.27 Pantalla de visualización de rendimiento de la turbina (Engine Performance) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.51 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar RENDIMIENTO DEL GENERADOR Esta pantalla visualiza el mapa de rendimiento del generador (cabezal, ICFM). Un cursor en movimiento mostrará el punto de funcionamiento actual. Figura 10.28 Pantalla de rendimiento del generador (Generator Summary) 10.52 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE RESUMEN DE ALARMAS La pantalla de resumen de ALARMAS visualiza las condiciones de alarmas y de paradas. Las alarmas se verán en amarillo y las paradas en rojo. Cualquier falla detectada hará que parpadee la indicación correspondiente hasta que se pulse el botón pulsador de aceptación en el panel de control de la turbina. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.53 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Cuando se acepten las fallas dejarán de parpadear y se mantendrán realzadas en la pantalla hasta que se haya corregido la falla y se pulse el botón pulsador de REPOSICIÓN. Las primeras cuatro fallas detectadas se visualizan en la parte superior de todas las pantallas hasta que se despeje la falla. Figura 10.29 Pantalla de visualización de página de alarmas típica (Alarms) NOTA Para determinar la secuencia de ocurrencia de las fallas, vaya a la pantalla de visualización de alarmas de salidas prioritarias antes de pulsar el conmutador de ACEPTACIÓN (ACK). 10.54 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE ALARMAS DE SALIDAS PRIORITARIAS La pantalla de ALARMAS DE SALIDAS PRIORITARIAS muestra las alarmas y las paradas activas en la secuencia en que ocurrieron antes de la última vez que se pulsó el botón pulsador de ACK (ACEPTACIÓN). Las fallas parpadean hasta que se pulsa el botón pulsador de ACK en el panel de control de la turbina. Cuando se aceptan las fallas, se eliminan de la pantalla. Figura 10.30 Pantalla de visualización de alarmas de salidas prioritarias (First Out Alarms) NOTA Salga de esta pantalla y después regrese para refrescar la pantalla para ver la eliminación de las alarmas aceptadas. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.55 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE MEDIDORES La pantalla de los MEDIDORES muestra en tiempo real todas las señales analógicas monitoreadas en formato de medidores. Se pulsan los botones de PÁGINA ANTERIOR Y PÁGINA SIGUIENTE para ver las páginas anterior o siguiente. Figura 10.31 Pantalla de medidores (Meters) 10.56 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC PANTALLA DE SELECCIÓN DE REGISTRADOR DE BANDA La pantalla de selección de REGISTRADOR DE BANDA muestra todas las señales analógicas monitoreadas por el sistema de control. El operador usa la pantalla de visualización de selección de registradores de banda para seleccionar cuatro (4) señales analógicas cualesquiera para una observación cuidadosa y para seguir estas lecturas mientras dure el funcionamiento normal del sistema. Después de seleccionar las señales analógicas deseadas, pulse ENTER (ejecutar) para visualizar la pantalla de registradores de banda. Figura 10.32 Pantalla de selección de registrador de banda (Stripchart) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.57 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE SELECCIÓN DE REGISTRADORES DE BANDA La visualización de los REGISTRADORES DE BANDA muestra las cuatro (4) señales analógicas seleccionadas previamente en formato de registrador de banda. La pantalla visualizará los registradores seleccionados para una observación cuidadosa y permitirá análisis de tendencias durante el funcionamiento normal del sistema. Figura 10.33 Pantalla de visualización de selección de registradores de banda (Stripchart) 10.58 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC HISTORIAL ANALÓGICO Muestra cuatro valores analógicos históricos promediados. Esta característica de tendencia de datos usa registradores de banda, tablas de barras colectoras e indicadores digitales para visualizar datos promediados. Los pasos siguientes describen el funcionamiento de esta pantalla. 1. Seleccione cuatro valores analógicos del menú tal como se describe en la sección de REGISTRADORES DE BANDA. 2. Elija una de las bases de tiempo que se indican a continuación: 3. Use las teclas de flechas para mover el cursor a la izquierda y a la derecha para monitorear los puntos de datos individuales. 4. Pulse End para llegar al punto más antiguo y Home para regresar al punto más actual Los datos se visualizan de manera que la información mas actual almacenada comienza con la hora cero. Los datos se visualizan del presente al pasado y se actualizan en la pantalla cuando usted pulsa ESC (escapa) para salir de la pantalla y vuelve a entrar. Estos datos se toman sólo cuando la turbina está en marcha. Si se DESCONECTA la OID, todos los datos de SEGUNDOS salvados en la memoria RAM de la computadora se perderán. ELECCIÓN INTERVALO DE BASE DE TIEMPO PUNTOS DE DATOS SEGUNDOS 0 a 60 segundos 60 MINUTOS 0 a 60 minutos 60 HORAS 0 a 60 horas 60 X10 0 a 450 horas 45 X100 0 a 4500 horas 45 X1000 0 a 30000 horas 30 X10000 0 a 150000 horas 15 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.59 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Figura 10.34 Selección de historial analógico (Analog History) 10.60 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Figura 10.35 Visualización de historial analógico (Analog History) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.61 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE TENDENCIAS PREDICTIVAS Esta pantalla pronostica la tendencia futura de la señal analógica basada en un mejor ajuste del dibujo de la línea recta a través de puntos de datos históricos. La visualización del registrador de banda se divide a la mitad. El lado izquierdo representa los puntos de datos tomados en el pasado, y el lado derecho representa los datos pronosticados tal como se muestran en la figura de abajo. El método para seleccionar las variables analógicas y su base de tiempo es el mismo que para la selección de los REGISTRADORES DE BANDA. Los datos se toman solamente cuando la velocidad de la turbina es superior a la velocidad de autosustentación. Cuando se pronostican las tendencias futuras de una señal, los puntos de datos pronosticados pueden sobrepasar los valores máximo o mínimo aceptables por el equipo lógico de visualización, haciendo que la visualización muestre datos no válidos. Los pasos siguientes muestran la forma de hacer funcionar esta pantalla. 10.62 1. Seleccione cuatro variables analógicas tal como se describe en la sección de registradores de banda. 2. Seleccione la base de tiempo. 3. Use las teclas de flechas para monitorear los puntos de datos futuros. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Figura 10.36 Pantalla típica de visualización de tendencias predictivas (Predictive Trend) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.63 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar DATOS DE TIEMPO TRANSCURRIDO La pantalla de datos de tiempo transcurrido registra una instantánea no promediada de toda señal analógica tomada cuando el reloj marca la hora de cada hora. Estos datos se toman esté la turbina en marcha o no. Esta pantalla incluye registradores de banda, tablas de barras colectoras e indicadores digitales. Cuando el cursor se mueva pulsando las teclas de flechas derecha e izquierda, se visualizará la hora y la fecha de cada punto de datos. El sistema salva hasta 10,000 puntos de datos (14 meses de datos). Esta información se puede guardar en un disquete por medio de la opción de guardar archivos de datos. Los pasos siguientes describen cómo funciona esta pantalla: 1. Seleccione cuatro variables. 2. Elija un incremento de tiempo 3. Use las teclas de flechas para monitorear los puntos de datos. SELECCIÓN NO. DE PUNTOS DE DATOS 1 Cada hora 2 Cada 2 horas 6 Cada 6 horas 12 Cada 12 horas 24 Cada 24 horas Una vez que se ha seleccionado una base de tiempo, se puede seleccionar una nueva base de tiempo pulsando la tecla de función que está debajo de NEWSTEP. La ubicación de los datos guardados, que se especifica en el archivo de datos TTINI.DAT, son los puntos de datos que se visualizarán. Si no hay puntos de datos, la pantalla visualizará un mensaje de "No hay datos disponibles". Si hay una impresora instalada, hay dos formas de imprimir los datos de tiempo transcurrido. La primera es elegir PRINT (imprimir) e imprimir todos los valores de impresión en la gama de tiempo visualizada 10.64 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC hasta donde está ubicado el cursor, y la segunda es seleccionar los datos seleccionando para imprimir los puntos de datos de comienzo y final. Figura 10.37 Pantalla de datos de tiempo transcurrido (Elapsed Time Data) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.65 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE REGISTRO DE DISPAROS La pantalla de visualización de REGISTRO DE DISPAROS es una pantalla de múltiples imágenes. La primera visualización muestra la selección de variables analógicas de las cuales elegir. La segunda visualización muestra los archivos de disparos que están disponibles para las variables analógicas seleccionadas. La tercera pantalla de visualización muestra los datos en el formato de registrador de banda. El registro de disparos consta de un grupo de archivos que contienen datos relacionados con un evento, o un disparo. El disparo es, por lo general, una parada pero puede ser definido por el cliente. Esta característica le permite al cliente examinar datos para hasta cuatro variables analógicas al mismo tiempo, de cuatro cualesquiera de cinco archivos de disparos posibles en una ventana de tiempo de longitud variable. Ajustando el disparo, captura una cantidad preestablecida de datos de cualquier variable analógica escogida, en cualquier momento durante el funcionamiento del sistema. Los datos se visualizan en un formato de registrador de banda y se pueden imprimir en un formato tabular. 10.66 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Figura 10.38 Pantalla de selección de registro de disparos (Trigger Log) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.67 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE SELECCIÓN DE DISPAROS ANALÓGICOS La primera visualización es la pantalla de SELECCIÓN DE DISPAROS ANALÓGICOS. Esta pantalla permite la selección del mismo canal analógico múltiples veces para facilitar la comparación del mismo canal durante más de un intervalo de tiempo. El método de seleccionar variables analógicas y su base de tiempo es igual que el de la sección de HISTORIAL ANALÓGICO. PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE SELECCIÓN DEL ARCHIVO DE DISPAROS Cuando se han seleccionado las cuatro (4) señales analógicas, aparecerá la pantalla de visualización de selección de archivos de disparos. Esta pantalla muestra los archivos de registros de disparos disponibles con la hora en que se cerró cada uno. Se utiliza una barra resaltada para el caracoleo por la pantalla y para seleccionar entre los archivos de disparos disponibles, uno por canal analógico y, a medida que se selecciona cada archivo, el nombre de dicho archivo se visualiza después del canal analógico en la parte inferior de la pantalla. 10.68 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Figura 10.39 Pantalla de visualización de selección del archivo de disparos (Trigger Log) 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.69 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE REGISTRO DE DISPAROS EN FORMATO DE REGISTRADOR DE BANDA Cuando se ha escogido un archivo para cada selección analógica, se despeja la pantalla, los archivos se leen, y los datos se visualizan en la pantalla en un formato de registrador de banda. Figura 10.40 Pantalla de visualización de disparos de registrador de banda (Trigger Log) 10.70 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE REGISTRO DE EVENTOS DISCRETOS La pantalla de visualización de registro de eventos discretos proporciona una lista en secuencia de todos los eventos discretos que ocurrieron en el funcionamiento del sistema. Cada entrada incluye la fecha y la hora del evento. Esta característica a menudo es útil para la localización de averías del sistema. Las entradas de eventos tienen códigos de colores para indicar varias condiciones, tales como una condición de alarma o de parada. Los códigos utilizados con esta pantalla son: Rojo = parada Amarillo = alarma Blanco = conectado Gris = desconectado Verde = alarma despejada o parada despejada 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.71 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Figura 10.41 Registro de eventos discretos (Discrete Event Log) 10.72 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE GUARDAR DATOS La pantalla de GUARDAR DATOS (INSTANTÁNEA) permite al operador guardar 720 puntos de datos en un disquete de 31/2 pulgadas. Esto equivale a más de un mes de tiempo de funcionamiento. Internamente, la computadora de la terminal de interfaz del operador puede salvar 10.000 puntos de datos, o más de un año de tiempo de funcionamiento. Hay dos selecciones de menú de pantalla de GUARDAR DATOS (INSTANTÁNEA). Pulse la tecla de función F1, “ALL”, para almacenar todos los puntos de datos en uno o más discos, cuando así se requiera. Pulse la tecla de función F2, “UNSAVED”, para almacenar en uno o más discos solamente aquellos puntos de datos que no se habían salvado previamente, cuando así se requiera. Utilizando la pantalla de GUARDAR DATOS DE INSTANTÁNEA mensualmente creará un archivo de 12 discos que se pueden volver a visualizar utilizando la función/datos de tiempo transcurrido, o para análisis en otra computadora. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.73 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE CONSTANTES DEL PROGRAMA La pantalla de visualización de CONSTANTES DEL PROGRAMA es una pantalla de visualización de múltiples páginas de los varios puntos de ajuste de funcionamiento (valores K) que están programados dentro del sistema de control Turbotronic. Figura 10.42 Pantalla de visualización de constantes del programa (Program Constants) Cuando se visualiza esta pantalla, se requiere una contraseña para cambiar cualquier constante (valor K). Consulte la PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE CONTROL DEL SISTEMA para obtener información sobre la contraseña. 10.74 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC NOTA El programa no permitirá que el operador entre un valor "K" que sobrepase la gama mínima o máxima de funcionamiento. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.75 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar PANTALLA DE CONTROL DEL SISTEMA La pantalla de CONTROL DEL SISTEMA tiene un menú que permite a los operadores autorizados: • Salir al sistema operativo del disco (DOS). • Fijar una nueva contraseña • Inhabilitar la impresora y purgar la memoria intermedia de impresión • Reproducir archivos de datos remotos registrados en el historial Se requiere una contraseña para tener acceso a las funciones del control. SALIR a DOS Figura 10.43 Pantalla de control del sistema (System Manager) 10.76 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC NOTA El comando para salir a DOS sólo deben utilizarlo operadores familiarizados con los sistemas operativos y/o personal de mantenimiento calificado. Entre el 1 del teclado para regresar al equipo lógico de visualización. Fijar nueva contraseña Esta función de menú permite al operador cambiar la contraseña de cuatro dígitos. La contraseña limita el acceso a las funciones de la terminal, tales como el control del sistema y las constantes del programa. En la pantalla aparecerá una solicitud para que se entre una contraseña numérica. Seleccione cuatro números como nueva contraseña, éntrelos con el teclado numérico y pulse la tecla de EJECUTAR (ENTER). La pantalla solicitará entonces que vuelva a entrar la contraseña con el mensaje. "Verifique la nueva contraseña". Vuelva a entrar la nueva contraseña y pulse EJECUTAR (ENTER) otra vez cuando lo haga. NOTA La contraseña programada en la fábrica es 1111. Después de una reinicialización o una desactivación, el sistema restablecerá la contraseña a su último valor introducido. Cuando cambie la contraseña, el primer dígito no debe ser un cero. Habilitar la impresora Si se compró la opción de la impresora, esta función permitirá al operador habilitar o inhabilitar una impresora conectada. La función lee "habilitar impresora" o "inhabilitar impresora" dependiendo de si el sistema está o no conectado. Cuando se instala la impresora por primera vez, por ejemplo, el operador seleccionará control del sistema, entrar contraseña, y después teclea el 2 (habilitar impresora) y EJECUTAR (ENTER) para conectar la impresora en línea. Una vez habilitada, la opción 2 leerá "inhabilitar impresora". 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.77 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC Capacitación técnica de Solar Memoria intermedia de la impresora Esta función permite purgar la memoria intermedia de impresión de la terminal. También suspende cualquier impresión. Para purgar la memoria intermedia, coloque el cursor en esta selección y pulse la tecla de EJECUTAR (ENTER). NOTA La impresora contiene también una memoria intermedia de impresión que continuará imprimiendo la información almacenada en ella. Para purgar la memoria intermedia de impresión, desconecte y vuelva a conectar la alimentación eléctrica de la impresora. Reproducción remota Esta opción permite al usuario seleccionar y visualizar datos registrados en los archivos de historial. Los datos se seleccionan y visualizan en las pantallas correspondientes de estos cuatro archivos de registros: El registro de eventos, el registro de disparos, los datos de tiempo transcurrido y la base de datos de historial. 10.78 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 10.79 SISTEMA DE CONTROL TURBOTRONIC 10.80 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE OBJETIVOS Al completar esta lección el estudiante podrá: 9080 1. Describir la función del generador y de su sistema de soporte 2. Describir los principios de generación de energía eléctrica. 3. Identificar la función de los principales componentes del sistema. 4. Describir las características de construcción del generador incluyendo los diferentes sistemas de enfriamiento. 5. Explicar los principios básicos de funcionamiento del regulador de voltaje. 6. Describir los diferentes métodos para alcanzar el compartimiento de la carga reactiva y los fundamentos de la compensación de corriente cruzada. 7. Explicar la razón y la necesidad de la sincronización cuando se conecta un generador a una barra colectora activada. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.1 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar 8. Describir el proceso de sincronización automática. 9. Explicar los principios de funcionamiento básicos de la sincronización manual. 10. Explicar cómo se establece/controla el compartimiento de carga (carga real) de kw/mw. FUNCIÓN DEL SISTEMA La función del generador es convertir la energía mecánica producida por la turbina de gas en energía (potencia) eléctrica. Se utilizan dos frecuencias de generación: 60 Hz y 50 Hz. La unidad de 60 Hz tiene 1800 rpm; y la unidad de 50 Hz tiene 1500 rpm. La función del sistema de soporte es la de: • Regular el voltaje de la energía eléctrica producida en un valor compatible con el sistema en la que se utiliza. • Controlar el compartimiento de carga reactiva cuando el generador funciona en paralelo con las demás fuentes de energía eléctrica. • Sincronizar el generador con las demás fuentes de energía eléctrica antes de permitir que funcione en paralelo con las mismas. PRINCIPIOS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA El generador eléctrico de CA, a veces conocido como alternador, convierte la energía mecánica en energía eléctrica mediante el uso del principio de inducción electromagnética. La inducción electromagnética se puede resumir de la siguiente manera: si un conductor se mueve en ángulo recto (perpendicularmente) a través de un campo magnético, se inducirá voltaje en el conductor. El voltaje es inducido mediante el movimiento relativo del conductor y el campo magnético. Cualquiera de los dos puede producir el movimiento físico. La Figura 11.1 muestra un ejemplo de inducción electromagnética. A medida que el conductor desciende entre el polo norte 11.2 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE y el polo sur magnéticos, aparece voltaje entre ambos extremos del conductor. Si se completa el circuito, una corriente fluye en la dirección indicada. En resumen, los siguientes tres elementos son necesarios para producir voltaje utilizando el principio electromagnético: 1. un campo magnético 2. un conductor 3. el movimiento relativo entre el campo y el conductor Figura 11.1 Inducción del voltaje en un conductor moviéndose en un campo magnético La magnitud del voltaje inducido en el conductor depende de dos factores: la fuerza del campo magnético y la velocidad a la que el conductor pasa por el campo magnético. Cuanto más intenso sea el campo magnético y cuanta más velocidad haya, más alto será el voltaje. Si se coloca un conductor en forma de lazo o bucle en el campo magnético, y se hace que gire alrededor del eje central, un lado del lazo pasará a través del campo magnético en dirección opuesta al otro lado del lazo. La Figura 11.2 muestra, en cuatro pasos, el resultado de una revolución completa del lazo. En el paso (a), ambos lados del lazo se mueven en paralelo al campo magnético. Como el conductor no corta por el campo, no se genera voltaje. El gráfico siguiente (onda sinusoidal) lo indica mostrando el voltaje a cero. A medida que el lazo gira más, empieza 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.3 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar a cortar a través del campo magnético, y a medida que se acerca a la intercepción en ángulo recto, empieza a inducirse voltaje a cada lado del lazo. La onda sinusoidal muestra que el voltaje está en el máximo cuando el lazo corta por el campo magnético en ángulo recto (paso b). Luego, a medida que pasa este punto, el voltaje empieza a disminuir hasta volver a cero. Figura 11.2 Acción del generador de CA básico Cuando el lazo ha realizado la mitad de una revolución, vuelve a entrar en el campo magnético, pero cada lado del lazo corta ahora en la dirección opuesta a la mitad de la revolución previa. El lado que estaba previamente en el lado izquierdo, el más cercano al polo norte y que corta en dirección hacia abajo, se encuentra ahora en el lado derecho, el más cercano al polo sur y que corta en la dirección hacia arriba. La onda sinusoidal muestra el resultado de una revolución completa o ciclo. En la primera mitad de la revolución, el voltaje aumenta en la dirección positiva y, en la segunda mitad del ciclo, el voltaje aumenta en la dirección negativa. Es decir, alternó. Este es el principio básico de un generador de corriente alterna (CA) o alternador. 11.4 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE GENERADOR MONOFÁSICO En una versión monofásica de generador de CA moderno, el campo magnético gira y corta múltiples conductores estacionarios dispuestos en forma radial alrededor del mismo. La acción giratoria hace que se corte cada conductor dos veces por revolución del campo magnético (el rotor). En la primera mitad de la revolución, la polaridad norte/sur del campo corta el conductor, lo cual hace que la corriente fluya en una dirección. Luego, en la segunda mitad de la revolución, la polaridad norte/sur del campo corta el conductor cambiándose así la dirección del corte y haciendo que se invierta el flujo de corriente. La salida de voltaje de CA resultante aparece en ambos extremos de los conductores estacionarios (estator). GENERADOR TRIFÁSICO SIMPLE El generador simple descrito anteriormente produce una corriente alterna (CA) monofásica. Los generadores utilizados para potencia industrial generan corriente alterna (CA) trifásica ya que es una manera más versátil y eficiente de generar electricidad. En su forma más simple, el generador trifásico tiene un conjunto de tres lazos con 120 grados de separación. Cada lazo representa una fase, cada uno normalmente identificado por una letra (A, B, C), aunque también se pueden utilizar colores (rojo, amarillo, azul) o números (1, 2, 3). Para efectos de esta discusión, las tres fases diferentes se identifican como A, B y C. A continuación se muestra la onda sinusoidal. Figura 11.3 Onda sinusoidal de fases 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.5 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar Los generadores de potencia industrial tienen múltiples lazos divididos equidistantemente entre las tres fases. Los lazos para cada fase están conectados de manera que forman tres circuitos separados. Esto se consigue conectando los extremos correspondientes de cada lazo, en una fase dada, en los circuitos paralelos. Un voltímetro conectado a ambos extremos de cada lazo miden el voltaje de los lazos dentro de cada fase. GENERADORES SIN ESCOBILLAS Ahora, en vez de estar los lazos girando en el campo magnético, el imán, que es en realidad un electroimán, gira en el eje del generador. A esto se le conoce como campo giratorio y al conjunto de eje que en el que va incorporado se denomina rotor. Los lazos en los que se genera la electricidad van incorporados en las ranuras ubicadas alrededor de la carcasa del generador, lo cual facilita su conexión a la carga externa. A la carcasa se la denomina estator y a los lazos se les denomina devanados del estator. A un generador con campo giratorio y devanados del estator se le conoce como generador sin escobillas. DESARROLLO DEL GENERADOR SIN ESCOBILLAS Los generadores sin escobillas no eran fáciles de fabricar a nivel comercial antes del desarrollo de los semiconductores. A menudo se utilizaba un sistema de excitación independiente, y las conexiones de la excitatriz al rotor sólo se podían hacer a través de las escobillas de carbón que van por los anillos colectores de cobre o latón. Las escobillas se desgastaban creando polvo de carbón en el proceso. Se pasaba un tiempo considerable en el mantenimiento en desmontar las máquinas, limpiarlas y cambiar las escobillas. Si los anillos colectores estaban en mala condición, requerían la reparación de la superficie de rodadura en un torno. La era del semiconductor aportó diodos sólidos y pequeños que pueden resistir la aplicación de cargas eléctricas, calor y fuerzas cuando van montados en el rotor de generador. Esto permitió a los fabricantes poner la excitatriz en el eje del generador y suministrar la corriente de excitación directamente al campo magnético principal en el rotor, haciendo que 11.6 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE las escobillas de carbón y los anillos colectores de los generadores de CA quedaran obsoletos. De ahí el nombre de generadores sin escobillas. Figura 11.4 Generador sin escobillas 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.7 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar EXCITATRIZ La utilización de un electroimán para el campo giratorio facilita el control del voltaje al nivel deseado. El regulador de voltaje, a veces conocido como regulador de voltaje automático (AVR), lleva a cabo el control. La excitatriz produce el campo inicial en el extremo no accionado (muerto) del generador. Se trata de un generador pequeño que produce electricidad de la misma manera que la parte principal del generador, excepto que su devanado de salida está en el rotor y su campo está en el estator donde puede ser controlado por el regulador de voltaje. La salida de la excitatriz es una corriente alterna (CA) trifásica, que queda rectificada a CC en el eje, y luego suministrada directamente al campo rotatorio del generador principal por los cables que pasan por un conducto dentro de la parte central del eje. Los primeros generadores sin escobillas dependían de las características de magnetismo residual del estator de la excitatriz (campo) para activar la salida de potencia inicial del generador principal. Se utilizó la reducción del magnetismo residual del campo automática para acelerar el desarrollo del campo y asegurarse de que la polaridad tenía la dirección correcta. Cuando la salida de potencia del generador empezaba a aumentar, era suministrada al transformador de voltaje de la excitatriz cuya potencia era controlada por el regulador de voltaje y luego alimentada al campo inductor. El voltaje de salida del generador principal era controlado de esta manera. Reforzador en serie Sin embargo, empezó a notarse una desventaja importante con esta configuración cuando se aplicaba un carga de alta corriente o había un cortocircuito en el sistema. Bajo estas circunstancias, la resistencia del circuito caía a un valor muy bajo y, aunque el flujo de corriente era muy alto, el voltaje caía a un valor muy bajo haciendo que el suministro de excitación se redujera hasta casi cero. Se superó esta desventaja con el sistema reforzador en serie que consiste en dos transformadores de corriente y condensadores. Dichos dispositivos generaban una salida de corriente secundaria utilizando la alta corriente que se producía 11.8 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE en los conductores principales durante las condiciones de carga de alta corriente descritas anteriormente. La salida de corriente secundaria se utilizaba para continuar alimentando al sistema de excitación cuando el voltaje era demasiado bajo, hasta que la carga grande disminuía o hasta que el sistema de protección contra fallas tenía tiempo de desconectar el generador. El sistema de refuerzo en serie funciona bien y sigue siendo utilizado en muchas instalaciones en todo el mundo, pero a expensas del espacio. Los componentes del sistema de refuerzo en serie deben ir montados en las líneas de salida del generador principal, por lo que hay que ponerlas en la caja de terminales del generador o en el equipo de distribución eléctrica del cliente. Hace falta además un sitio para el transformador del voltaje de excitación. Este problema se solucionó en los años ochenta cuando Solar Turbines empezó a utilizar el excitador piloto de imán permanente [normalmente denominado inducido de imán permanente/alternador (PMA) o generador de imán permanente (PMG)] como equipo estándar. GENERADOR DE IMÁN PERMANENTE Todas las unidades van equipadas con un generador de imán permanente (PMG). El generador de imán permanente (PMG) (Figura 11.5) va instalado en el extremo no acoplado (muerto) del eje del rotor del generador. Produce o 130 V CA o 240 V CA que son la fuente de alimentación eléctrica para el regulador de voltaje. NOTA Al generador de imán permanente también se le denomina alternador de imán permanente (PMA) en algunas instalaciones. El generador de imán permanente es un generador monofásico de CA de campo giratorio. Utiliza imanes permanentes acoplados al eje del rotor. Al igual que en los generadores convencionales, el campo giratorio inducirá un voltaje de CA en un inducido o armadura estacionario. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.9 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar Los imanes permanentes son extremos polares blandos del campo giratorio que van acoplados a un cubo de acero mediante pernos de acero inoxidable no magnéticos. El campo se magnetiza después de haber acoplado el rotor y de haber fijado el material del imán permanente en su sitio. Figura 11.5 Generador de imán permanente (PMG) El generador de imán permanente, cuando se compara con los generadores de tipo electromagnético, tiene la ventaja de no precisar de fuente externa para generar voltaje, excepto el hecho de ser girado. Cuando se utiliza el generador de imán permanente, no se requiere la reducción del magnetismo residual del campo ya que se incrementará el voltaje a medida que aumenta la rotación. La principal ventaja de utilizar un generador de imán permanente es que suministra siempre potencia eléctrica al regulador de voltaje, independientemente de la carga que haya en el generador principal. 11.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE INTERACTUACIÓN DE LOS COMPONENTES Con referencia a la Figura 11.6, el campo del imán permanente del generador gira en el extremo de la excitatriz del eje del generador e induce una salida trifásica hacia el devanado del estator del generador de imán permanente. Esta salida es a su vez suministrada al regulador de voltaje, donde es rectifica a CC y regulada. La salida de CC regulada proveniente del generador de imán permanente es suministrada al campo del estator de la excitatriz, lo que hace que el rotor de la excitatriz genere un suministro trifásico. El conjunto de diodos rotatorios es rectificado a la salida del rotor de la excitatriz a CC, y suministrada por el eje directamente al campo giratorio del generador principal para interactuar con los devanados del estator y generar la salida principal del generador. Hay seis conductores que salen de los devanados del estator que representan ambos extremos de cada fase. En la mayoría de las instalaciones, los devanados del generador van conectados con una configuración en forma de “Y” o “estrella”. El diagrama esquemático tiene la forma de la letra "y", de ahí su nombre. La conexión se hace normalmente en la caja de terminales (bornes) principal, donde los tres extremos de cada devanado de fase (los extremos con la misma polaridad), se conectan para formar un punto en forma de "y" o "estrella". El punto neutro se encuentra donde coinciden estas tres conexiones. A menudo sale una conexión del punto neutro creándose así tres fases y un punto neutro, pero a veces se conecta a tierra por razones que tienen que ver con el rendimiento eléctrico de la instalación completa. NOTA El voltaje medido entre cualquier conductor de fase y el conductor neutro es un voltaje monofásico. Es también conveniente saber que la relación entre el voltaje de fase a fase (entre fases) y el voltaje fase-neutro es un relación de la raíz cuadrada de 3, (1.732), donde el voltaje de fase a fase es siempre 1.732 veces mayor que el voltaje de fase a 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.11 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar NOTA neutro. Por ejemplo, un generador con un voltaje de fase a fase de 480 voltios tendrá siempre un voltaje fase-neutro de 277 voltios. Figura 11.6 Diagrama esquemático simplificado del generador de CA 11.12 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE CONSTRUCCIÓN DEL GENERADOR Los generadores utilizados con los conjuntos de turbomaquinaria de Solar son máquinas resistentes que constan de un rotor que gira dentro de un estator. Figura 11.7 Generador de CA con el rotor desmontado ROTOR El eje es la estructura de soporte principal del rotor sobre el cual se montan todos los elementos del rotor. El rotor se fabrica con acero forjado y maquinado, va apoyado sobre un cojinete de manguito a cada lado, y recibe aceite lubricante suministrado desde el sistema de aceite lubricante de la turbomaquinaria. Estos cojinetes tienen una vida útil teóricamente infinita ya que el eje gira en un película de aceite lo cual elimina todo contacto de metal con metal. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.13 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar El conjunto de campo del generador principal de cuatro polos salientes y giratorios es el componente principal montado sobre el eje. Otros componentes son el generador de imán permanente, el devanado de la excitatriz, el conjunto de diodos giratorios y los ventiladores ubicados a cada extremo del rotor, los cuales proporcionan el flujo de aire a través del generador cuando éste está en funcionamiento. Los cojinetes están equipados con detectores de temperatura por resistencia (RTD) que monitorean la temperatura de los cojinetes. El sistema de control Turbotronic iniciará una secuencia de alarma o parada con enfriamiento y sin enclavamiento si la temperatura en alguno de los cojinetes sobrepasa los niveles predeterminados. En cualquiera de los dos casos, una anunciación en la terminal de video identificará el cojinete afectado. ESTATOR Chapas del estator El estator está hecho de chapas de acero al silicio estabilizado de baja pérdida punzonadas. Cada una de las chapas está cubierta de barniz resistente al calor que las aísla para reducir las pérdidas eléctricas y mejorar así su eficiencia. Devanados del estator Los devanados del estator están dispuestos en tres juegos o fases colocados en ranuras en el conjunto del núcleo del estator. Las conexiones a cada uno de los devanados de fase se llevan fuera del generador hasta una caja de terminales montada en el bastidor del generador. Los devanados están reforzados para soportar cargas de choque tales como la corriente de entrada brusca de arranque del motor y los cortes momentáneos de corriente. Tapas de extremo Las tapas de extremo de chapa de acero reforzado soldadas cubren los extremos del estator y alojan las cajas del cojinete de eje. 11.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Cojinetes Los cojinetes de manguito y antifricción se utilizan normalmente con maquinaria giratoria. La selección depende en gran manera del análisis de los requisitos de servicio, ciclos de mantenimiento y tamaño de la maquinaria. Los cojinetes de manguito pueden ser lubricados con un aro de engrase o con lubricación suministrada a presión. Cuando el rotor gira, los aros de engrase, normalmente hechos de latón, llevan el aceite a la superficie del muñón del cojinete de manguito. El huelgo del cojinete, normalmente de unas pocas milésimas de pulgada ("mils"), depende del suministro continuo de aceite. La superficie del cojinete está hecha de metal antifricción a base de plomo o estaño. En caso de que falle el cojinete, esta superficie reparable por lo general fallará antes de que se dañe el eje, y tiene además un diseño seccional que permite su fácil reemplazo. Cuando el peso y el tamaño de la máquina son demasiado grandes, y la temperatura ambiente sobrepasa los 100F (37.7C), los aros de engrase no suministran la lubricación adecuada. Por lo tanto, se deben lubricar las superficies de los cojinetes con alimentación a presión desde fuentes externas. Este sistema de lubricación con alimentación a presión también suele formar parte integral del patín del generador con la utilización de una bomba de aceite lubricante accionada por la turbina, una bomba eléctrica o una combinación de ambas. Una fuente común de problemas en la maquinaria giratoria es la presencia de corrientes eléctricas que fluyen por las superficies de los cojinetes. El efecto es la picadura de los cojinetes, el deterioro del aceite y, en los casos más graves, muescas en el eje. Esta corriente puede ser producida por los cortocircuitos en el campo del rotor. La causa más común es el diseño inherente de las chapas del estator y la disposición de los polos inductores. Una práctica aceptada es aislar uno o más cojinetes para minimizar los efectos de estas corrientes en el eje, eliminando así el circuito completo. Si se 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.15 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar tiene que aislar un cojinete, debe ser el cojinete externo (en el extremo de la excitatriz). De lo contrario, todavía pueden quedar corrientes circulantes. Patas de apoyo para el montaje Las patas de apoyo para el montaje van soldadas a la parte inferior del bastidor del estator, además hay una estructura de acero exterior soldada para completar el conjunto de estator básico. Calentador antihumedad Hay un calentador antihumedad ubicado en la carcasa del estator que evita la formación de condensados en el interior de la carcasa cuando la unidad está parada. El sistema de control activa el calentador automáticamente cuando hay una parada. Protección contra exceso de temperatura de los devanados Por lo general, los seis detectores de temperatura por resistencia (RTD), dos por fase, van introducidos en los devanados para medir la temperatura de los devanados continuamente. Un RTD de cada devanado va conectado al sistema de control Turbotronic para monitorear la temperatura. Los otros tres RTDs quedan desconectados y terminan en una caja de empalmes como detectores de reserva. Se trata de una medida de precaución necesaria ya que el reemplazo de un RTD defectuoso en el devanado es prácticamente imposible. El Sistema de control Turbotronic iniciará una secuencia de Alarma o de Parada con enfriamiento y sin enclavamiento si la temperatura en cualquier devanado de fase aumenta por encima de niveles predeterminados. En cualquiera de estos dos casos, una anunciación identificará el devanado afectado (Fase A, B o C) en la terminal de video. 11.16 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Figura 11.8 Estator de generador ENFRIAMIENTO La temperatura de funcionamiento es el factor que impone el mayor límite al rendimiento del generador. Esto se debe al hecho de que los materiales aislantes se rompen si se sobrepasan las temperaturas nominales. Los generadores suministrados por Solar Turbines son seleccionados de manera que la capacidad de potencia de salida sea superior a la entrada de potencia de la turbina bajo todas las condiciones ambientales. Por lo tanto, si la temperatura del devanado del estator se puede mantener por debajo de un valor que proporcione un margen seguro para el aislamiento, el generador podrá aceptar carga hasta el punto en que la turbina no sea capaz de suministrar más potencia de entrada. El enfriamiento juega un papel muy importante en ayudar a alcanzar el rendimiento máximo del generador. Los generadores suministrados por Solar Turbines se clasifican por el tipo de sistema de enfriamiento utilizado. Las clasificaciones son: a prueba de goteo abierto (ODP), enfriamiento de aire a aire totalmente cerrado (TEAAC) y enfriamiento de agua a aire totalmente cerrado (TEWAC). 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.17 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar A prueba de goteo abierto (ODP) Se trate del sistema de enfriamiento de generador más simple y comúnmente utilizado. Los ventiladores montados en cada extremo del eje del rotor succionan el aire hacia el interior a través de los venteos ubicados en los blindajes laterales (platillos). El aire pasa por los devanados, los enfría y sale por un venteo ubicado en la parte superior del generador. Los generadores con este tipo de sistema de enfriamiento no son aptos para la exposición directa con el ambiente. Se suelen utilizar en turbomaquinarias provistas de cabina o para instalaciones de interior. Cuando van instalados en el interior de la cabina de la turbomaquinaria, el medio refrigerante es la ventilación de la cabina. El aire de extracción pasa por el venteo de escape del generador hacia un venteo exterior ubicado en el techo de la cabina. Figura 11.9 Generador con enfriamiento a prueba de goteo abierto 11.18 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Enfriamiento de aire a aire totalmente cerrado (TEAAC) El tipo de enfriamiento TEAAC, también conocido como enfriamiento de aire en circuito cerrado (CACA), es una máquina totalmente cerrada que tiene dos circuitos de aire de enfriamiento independientes. Uno de ellos es un circuito de aire interno estanco, sellado y aislado del exterior. Los ventiladores montados en el rotor hacen que el aire interno circule por los devanados, como en una máquina a prueba de goteo abierto (ODP). Luego, el aire pasa por un intercambiador de calor y es enfriado por el aire del exterior proveniente de uno o los dos ventiladores accionados por motor eléctrico. Las máquinas TEAAC se utilizan en ambientes tales como las instalaciones marítimas donde las materias contaminantes en suspensión en el aire pueden dañar las partes internas del generador. El intercambiador de calor más económico se puede reemplazar fácilmente si sufre daños debido al ambiente. La principal desventaja es que el enfriamiento es menos eficiente que el de una máquina a prueba de goteo abierto de una capacidad similar, requiere un intercambiador de calor grande y un tamaño de bastidor para el generador más grande. Debido al intercambiador de calor montado en la parte superior y el tamaño de bastidor más largo, el generador CACA es demasiado grande para caber en una cabina de turbomaquinaria estándar. Sin embargo, éste es a prueba de los elementos y es por ello se puede exponer a los elementos. Por lo tanto, cuando este tipo de generador va instalado en la turbomaquinaria provista de cabina, la cabina suele cubrir únicamente la turbina. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.19 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar Figura 11.10 Generador con enfriamiento de aire a aire totalmente cerrado (TEAAC) Enfriamiento de agua a aire totalmente cerrado (TEWAC) El sistema de enfriamiento TEWAC, también conocido como sistema con refrigeración por agua (CACW), es similar al sistema TEAAC con la excepción de que el enfriamiento externo se hace con agua, no con aire. (Vea la Figura 11.10). Este sistema es conveniente para instalaciones donde hay disponible un suministro enfriado de agua desionizada para el enfriamiento. El agua de mar no es un medio de enfriamiento directo aceptable para este tipo de enfriador, pero algunas instalaciones costa afuera utilizan agua de mar para enfriar el agua desionizada en un proceso separado, la cual luego se suministra para el enfriamiento del generador. Aunque este método de enfriamiento es más eficiente que el sistema TEAAC, sigue siendo menos eficiente que el de una máquina ODP. La totalidad de la máquina sigue teniendo un volumen bastante grande y suele ir instalada en el exterior de la cabina de la turbomaquinaria. 11.20 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE SISTEMA DEL REGULADOR DE VOLTAJE El sistema del regulador de voltaje lleva a cabo una función similar a la del regulador de presión ubicado en el sistema de aceite lubricante o combustible, es decir, el sistema mantiene el voltaje de salida del generador a su voltaje de régimen y dentro de una tolerancia crítica. El sistema también utiliza el control de la repartición de carga kVAR reactiva que se detalla más adelante en esta sección. REGULADOR DE VOLTAJE El regulador de voltaje, también conocido como regulador de voltaje automático (AVR), es una unidad electrónica de estado sólido ubicada físicamente en el sistema de control Turbotronic. Un transformador ubicado en el equipo de distribución eléctrica proporciona el suministro de detección y el generador de imán permanente proporciona el suministro de corriente de excitación. Los cambios menores al nivel de voltaje regulado se pueden realizar rotando manualmente el potenciómetro de ajuste de voltaje montado en el panel delantero hacia la dirección de reducir e incrementar, mientras que observa el voltímetro de salida de potencia del generador en la pantalla gráfica hasta que se obtenga el nivel de voltaje deseado. Funcionamiento del regulador de voltaje Tal y como se describió anteriormente en esta sección, la corriente de excitación para el campo inductor es suministrada por el generador de imán permanente y controlada por el regulador de voltaje. El regulador de voltaje debe "conocer" primero el valor del voltaje de salida del generador para poder controlar la corriente de excitación al nivel adecuado para todas las condiciones de carga. Esto lo consigue el circuito sensor que recibe la entrada del transformador detector. Esta entrada es comparada con el voltaje de referencia fijo. Si es demasiado baja, el regulador de voltaje incrementará la corriente de excitación 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.21 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar hasta igualar el voltaje de entrada con el voltaje de referencia. El incremento de la corriente de excitación refuerza el campo de la excitatriz del generador, lo cual provoca una subida del voltaje de salida del generador. De manera que el voltaje de salida del generador vuelve al valor correcto. Asimismo, si el voltaje del generador es demasiado alto, la entrada del transformador detector será igual de alta y el regulador de voltaje reducirá la corriente de excitación hasta que el voltaje de salida del generador vuelve a su nivel correcto. La salida del generador de imán permanente (PMG) es aplicada al circuito en puente de diodos de onda completa ubicado en el regulador de voltaje para convertirla de CA a CC. Dos de los diodos en el puente son rectificadores controlados por silicio (SCRs por sus siglas en inglés, también conocidos como tiristores), es decir, no conducirán la corriente hasta que sean "activados" mediante la aplicación de un impulso de voltaje de compuerta. Este concepto es parecido al de la válvula de paso único operada por piloto ubicada en el sistema de fluidos, donde el voltaje de compuerta es equivalente a la presión piloto que abre la válvula. Los rectificadores controlados por silicio están dispuestos en el puente de manera que el voltaje esté en la dirección correcta en uno de ellos a cada medio ciclo de salida de CA proveniente del generador de imán permanente. Por lo tanto, aunque se activen ambos rectificadores controlados por silicio, solamente uno conducirá la corriente durante un medio ciclo dado. El punto en el que el medio ciclo de salida del generador de imán permanente activa los rectificadores controlados por silicio viene determinado por el circuito sensor que controla al otro circuito responsable de generar los impulsos activadores. Cuando el voltaje de salida del generador es bajo, los rectificadores controlados por silicio se activan cerca del principio del medio ciclo, o en otras palabras, a medida que el voltaje empieza a aumentar desde cero hacia el valor máximo (valor pico). El resultado es que la corriente y el voltaje de salida de CA del generador de imán permanente son rectificados de manera que siempre fluyan en dirección positiva (+), a medida que aumentan y disminuyen con la frecuencia del 11.22 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE generador de imán permanente. Cuando se suministra esta salida al campo inductor, se nivela gracias al efecto reductor del devanado de campo. A medida que el voltaje del generador alcanza el nivel del punto de ajuste, hay menos impulsos activadores en los rectificadores controlados por silicio a medida que el voltaje detectado se aproxima al valor del voltaje de referencia. Dependiendo de donde se aplique el impulso activador en el ciclo, sólo se permitirá que fluya la corriente de excitación rectificada por el puente de diodos hacia el campo de excitación, reduciendo así el flujo de corriente eficaz hacia el campo. El campo se debilita y el voltaje de salida del generador permanecerá al mismo nivel hasta que las condiciones de carga indiquen que se debe reajustar la corriente de excitación. La Figura 11.11 muestra los tipos de ondas resultantes para ambas corrientes de salida de la corriente de excitación del 100% y 50% hacia el campo inductor. Figura 11.11 Control de la corriente de excitación Con referencia al punto (b) de la Figura 11.11 arriba mencionado, la corriente de salida del generador de imán permanente es aplicada a los terminales 1 y 2 del circuito en puente. Se asumirá que a medida que la corriente de salida del generador de imán permanente 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.23 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar empieza a subir hacia la dirección positiva, el terminal 1 será el terminal positivo durante el medio ciclo. Justo pasando de 0 grados, se aplica un impulso activador simultáneamente tanto al rectificador controlado por silicio 1 como al rectificador controlado por silicio 2, pero como la dirección del flujo de corriente es hacia la derecha para el rectificador controlado por silicio 1 y hacia la dirección contraria para el rectificador controlado por silicio 2 (igual que dos válvulas de retención en dirección opuesta al flujo de líquidos en tuberías paralelas), únicamente el rectificador controlado por silicio 1 comienza la conducción. Esto permite que la corriente de excitación fluya por el campo inductor desde los terminales F+ a F- y vuelva al terminal negativo 2 a través del diodo D2. El flujo continúa hasta que la corriente decae hasta cero a 180 grados por el ciclo. El punto (c) de la Figura 11.11 muestra la forma de ondas positiva creada durante este medio ciclo. En ese momento, la corriente de salida del generador de imán permanente empieza a aumentar en dirección negativa. El terminal 2 es ahora positivo y el rectificador controlado por silicio 2 realiza la conducción. La corriente de excitación fluye por el campo inductor en la misma dirección, F+ a F-, tal como se describe arriba, y luego vuelve al terminal 1 a través del diodo D1 hasta que la corriente de salida decae hasta cero de nuevo, a 360 grados. El tipo de ondas trazado, tal como se muestra en la Figura 11.11 es positivo, aunque el medio ciclo de PMG era negativo. De manera que el ciclo completo proporciona el 100% de corriente de excitación al campo inductor. Ahora, asumamos que el voltaje del generador ha aumentado y que hay que reducir la corriente de excitación a la mitad. El punto (d) de la Figura 11.11 muestra lo que pasa con la corriente de salida rectificada cuando se activan los rectificadores controlados por silicio a los 90 grados. La corriente de excitación es activada únicamente desde la cresta de cada medio ciclo. Esto reduce el valor promedio de la corriente de excitación hasta el 50%. 11.24 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Estos son sólo dos ejemplos, los rectificadores controlados por silicio pueden ser activados en cualquier punto de la forma de ondas, o no ser simplemente activados bajo ciertas circunstancias. El resultado es proporcionar la cantidad exacta de corriente de excitación necesaria para mantener el voltaje de salida del generador en su valor del punto de ajuste en las distintas condiciones de carga. Figura 11.12 Regulador de voltaje automático 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.25 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar Figura 11.13 Diagrama de interconexión del regulador/generador NOTA En el diagrama que aparece arriba, el transformador de corriente (CT663) está conectado para la “caída de voltaje”. Para la “compensación de corriente cruzada”, el transformador de corriente (CT) debe estar conectado en serie a los transformadores de corriente correspondientes de los otros generadores que están funcionando en paralelo con este generador. Esto se tratará más adelante. 11.26 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE REPARTICIÓN DE CARGA REACTIVA Y REAL La repartición de carga se refiere al funcionamiento de dos o más fuentes de potencia que comparten la carga en una barra colectora común. El sistema de control de combustible controla la repartición de carga real o kW, y el sistema regulador de voltaje controla la repartición de carga reactiva o kVAR. Funcionamiento con un solo generador Cuando la instalación dispone solamente de un generador, no es posible compartir la carga con ninguna otra fuente de potencia. Con esta configuración, el regulador de voltaje necesita mantener su voltaje de régimen en los terminales del generador independientemente de la carga del generador. A esto se lo conoce como funcionamiento isócrono que se muestra en la Figura 11.14 abajo indicada para un generador de 480 voltios. El funcionamiento isócrono (constante) se selecciona colocando la llave de voltaje constante/regulado, ubicada en el panel de control, en la posición “ISOCH” (Constante). Figura 11.14 Funcionamiento isócrono Carga reactiva Sin embargo, cuando dos o más generadores están funcionando en paralelo, cada generador tiene que tomar su parte proporcional de carga reactiva. Para esta configuración, la llave de voltaje 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.27 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar constante/regulado debe colocarse en la posición “Droop” (Regulado) para todas las condiciones de repartición de carga descritas a continuación. La corriente reactiva circula entre los generadores que funcionan en paralelo debido a la naturaleza inductiva de las máquinas. Esta corriente está "desfasada" con respecto a la corriente de línea y no tiene energía útil, pero contribuye al calentamiento en el generador y los cables de interconexión. La corriente reactiva da como resultado la carga reactiva, a menudo conocida como carga kVAR, y debe ser compartida entre los generadores. De lo contrario, una máquina tomará más de la carga permitida, lo cual la acercará más hacia sus gamas de corriente y temperatura máximas, y evitará que tome su parte de la carga real (o kW). NOTA El término VAR significa voltamperios reactivos. El alumno probablemente ya sepa que de acuerdo con la ley de Ohm, los voltios multiplicados por amperios equivalen a watts. No obstante, los watts son unidades de energía y, como la carga reactiva no crea energía útil, los voltios y los amperios no se multiplican, sino que aparecen siempre en VAR para indicar esa diferencia importante. La “k” viene de “kilo” lo cual significa que la unidad ha sido multiplicada por mil. Repartición de la carga en el modo de caída de voltaje El modo de caída de voltaje se utiliza con los conjuntos generadores de Solar Turbines para alcanzar la repartición de carga reactiva manualmente cuando el generador funciona en paralelo con la energía eléctrica de la red pública. Si se gira el potenciómetro de ajuste de voltaje, se incrementará o reducirá la cantidad de carga reactiva tomada por el generador. Esto es lo mismo que incrementar o reducir el factor de potencia del generador. En el modo “Droop” (caída o regulación de voltaje), el regulador de voltaje reduce el voltaje de salida del generador por un porcentaje establecido a medida que aumenta la carga reactiva. En otras palabras, la caída de voltaje es el cambio en el voltaje entre la carga plena y sin carga expresado como porcentaje. Por ejemplo, si todos los reguladores de 11.28 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE voltaje en la instalación del generador de 480 voltios están fijados a una caída de voltaje del 4%, el valor de la caída (regulación) a carga plena será de 19.2 voltios. Por lo tanto, el voltaje en los terminales del generador para los generadores que comparten la carga reactiva sería de 460.8 voltios (480 - 19.2) a carga plena. La Figura 11.15 que aparece a continuación muestra la característica de caída de voltaje, desde sin carga hasta la carga plena, en el generador de 480 voltios con la caída (regulación) de voltaje fijada al 4%. Figura 11.15 Ejemplo de caída (regulación) de voltaje al 4% en el generador de 480 voltios Cómo fijar la relación de caída (regulación) Con la llave de voltaje constante/regulado en la posición “DROOP” (regulado), el ajuste del reostato de compensación de corriente reactiva ubicado en el regulador de voltaje cambiará la característica de regulación (caída) hasta la relación de cambio deseada. La carga reactiva en el generador debe estar lo más cerca posible de la carga reactiva especificada. A carga plena, es normalmente un factor de potencia de 0.8. El ajuste únicamente se puede realizar cuando el generador está aislado del funcionamiento en paralelo de los otros generadores. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.29 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar NOTA El ajuste del porcentaje de caída de voltaje real se determina durante la puesta en servicio en el emplazamiento ya que se deben tomar en cuenta los demás factores de la instalación. Repartición de la carga sin caída de voltaje (compensación de corriente cruzada) La compensación de corriente cruzada permite compartir la carga reactiva sin caída de voltaje mediante la disposición de cada generador para comunicar su estado de repartición de carga con los demás generadores conectados en paralelo a la barra colectora de carga. Nótese que la llave selectora de voltaje constante/regulado debe estar todavía en la posición “DROOP” (regulado). Hay un transformador de corriente, conocido como el transformador de compensación de corriente cruzada o CCCT, montado en la fase “B” de los conductores de fase de la salida de potencia del generador. La salida de potencia de este transformador de corriente (CT) es proporcional a la corriente reactiva producida por el generador, y se divide en dos trayectos. La corriente en el primer trayecto se aplica a la resistencia de carga en el regulador de voltaje. La corriente en el segundo trayecto fluye a través de un bucle de corriente cruzada que incluye las resistencias de carga de los demás generadores conectados en paralelo, pero en la dirección opuesta a la potencia de salida del transformador de compensación de corriente cruzada de dichos generadores. Cuando todos los generadores comparten la carga reactiva equitativamente, los dos flujos de corriente a través de cada resistencia de carga están igualmente en oposición, por lo que el voltaje de salida del generador permanece en el valor especificado. Consulte la Figura 11.16 y asuma que el generador GEN. 1 no está tomando su parte de la carga reactiva mientras que funciona en paralelo con el generador GEN. 2. Debido a que la repartición de carga está desequilibrada, el generador GEN. 2 está produciendo más corriente reactiva, lo cual se refleja en un mayor flujo de corriente produciéndose en el circuito 11.30 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE secundario del transformador de compensación de corriente cruzada. Parte de esta corriente sirve para reducir la corriente del campo inductor en el generador GEN. 2, y el resto de la corriente fluye a través de un bucle para oponerse a la corriente en la resistencia de carga del GEN. 1. Como esta corriente es mayor que la corriente producida por el transformador de compensación de corriente cruzada (CCCT) en el generador GEN. 1, hace que el campo inductor del generador GEN. 1 se refuerce. El resultado neto es que la corriente de excitación del generador GEN. 1 aumenta, mientras que la corriente de excitación del generador GEN. 2 disminuye, haciendo que ambas máquinas vuelvan a estar equilibradas. Figura 11.16 Circuito de compensación de corriente cruzada 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.31 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar Si un generador en la instalación con generadores múltiples no está conectado a la barra colectora común, el contacto auxiliar del interruptor disyuntor principal del generador desconecta al transformador de compensación de corriente cruzada del bucle de repartición de carga. Esto es ilustrado por el "interruptor de unidad en paralelo” que se muestra para cada generador en la Figura 11.17. Figura 11.17 Interconexión del bucle de repartición de carga CONTROLADOR DEL FACTOR DE POTENCIA/KVAR La repartición de carga reactiva se puede llevar a cabo de forma manual, tal y como se describe en el párrafo anterior que trata la repartición de carga en el modo de caída de voltaje; pero cuando un generador va conectado a una barra colectora de gran potencia, tal como la red eléctrica comercial, la repartición de la carga reactiva entre el generador y esta “barra colectora infinita” requeriría un ajuste manual constante. No obstante, el control de la carga reactiva que se aplica al generador, o su factor de potencia, es una prestación deseable. Afortunadamente, el controlador del factor de potencia/kVAR opcional puede realizar ambas funciones. 11.32 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE El controlador se activa cuando se implementa el funcionamiento en paralelo. El reostato montado en el módulo del generador puede ajustarse para establecer un nivel deseado de corriente reactiva que fluya por el generador. El componente de corriente reactiva afecta tanto al kVAR como al factor de potencia del generador (kW dividido entre kVAR); cualquiera de los dos puede utilizarse como modo de funcionamiento para el controlador. Un conmutador, ubicado en el panel del módulo del generador, permite la selección de “kVAR” o “factor de potencia”. La llave selectora de voltaje constante/regulado, descrita anteriormente, debe estar en la posición de control de factor de potencia/kVAR. La potencia de salida proveniente del controlador del factor de potencia/KVAR es aplicada el regulador de voltaje de la misma manera que en los otros sistemas de repartición de carga descritos anteriormente. En este caso, el controlador modifica la corriente de excitación de campo del generador para mantener la corriente reactiva al nivel preestablecido cuando hay cambios de voltaje en la barra colectora de la red eléctrica comercial. Un interruptor de conexión-desconexión (ON/OFF) ubicado en el panel del módulo del generador le permite al operador desconectar el controlador cuando la unidad funciona en el modo aislado o en paralelo con otra unidad de capacidad similar, en vez de la red eléctrica comercial. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.33 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar Figura 11.18 Controlador de factor de potencia/Kvar 11.34 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE SINCRONIZACIÓN DEL GENERADOR SINCRONISMO Cualquier generador conectado a la barra colectora activada (con corriente) debe estar sincronizado con la barra colectora de manera que puede funcionar en paralelo con los otros generadores o la red eléctrica comercial. El hecho de conectar el generador directamente a la barra colectora, sin sincronización, probablemente dañe el generador y su accionador. Para comprender la razón detrás de esto, se puede utilizar la analogía de los líquidos que alcanzan su propio nivel. Analogía del tanque de agua Si dos tanques de agua, a diferentes niveles, están conectados, el agua en el tanque con el nivel más alto pasará al tanque con el nivel más bajo hasta que se igualan los niveles. Para simplificarlo, tome en consideración los generadores de CA monofásicos. Cuando dos de estos generadores van conectados, y el voltaje de fase en uno de ellos es diferente al voltaje de fase del otro, los kVAR reactivos fluirán hacia el generador con el voltaje de fase más bajo. Si las frecuencias de los dos sistemas son diferentes, la potencia activa (kW) fluirá hacia el generador con la frecuencia más baja. Cualquiera de estos dos flujos hará que el generador más potente haga que el generador más débil se sincronice con este, lo que hará que el voltaje, la frecuencia y el ángulo de fase sean idénticos. Es poco probable que estos parámetros sean idénticos al principio. El hecho de igualarlos o ponerlos al mismo nivel se puede comparar con la analogía del tanque de agua. Los voltajes encontrarán su propio nivel y las frecuencias de una máquina quedarán fijadas en la frecuencia de la otra. Las relaciones de fase también se armonizan de tal modo que ambas se acercan a la cresta positiva y a la cresta negativa para igualar la una a la otra. Por lo tanto, cuando se conectan los terminales de salida de las dos máquinas, habrá una combinación de fuerzas instantánea entre los terminales, siendo la relación de fase la más fuerte. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.35 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar Relación de fase Si la relación de fase entre las dos máquinas se encuentra entre más o menos veinte grados eléctricos, la fuerza requerida para sincronizar a una con la otra es casi imperceptible. Sin embargo, si la diferencia es grande (siendo 180 grados de separación de fase el peor de los casos, donde el voltaje de fase en una máquina está en su voltaje positivo de cresta y el de la otra máquina está en su voltaje negativo de cresta), la fuerza rotacional ejercida entre ellas será mucho más potente. Desincronización El generador trifásico está sujeto a las mismas fuerzas, tiene tres fases en vez de una, lo cual añade complejidad al problema. Se conoce que las desincronizaciones violentas han llegado a arrancar al generador de sus montajes y a dañar gravemente el accionador. El acoplamiento cizallante protege contra este tipo de daño a las turbinas de Solar Turbines, pero dicho dispositivo no protege al generador. De manera que para evitar daños, es fundamental sincronizar el generador de entrada a una barra colectora activada. Parámetros de sincronización Una sincronización exitosa implica que se deben ajustar los tres parámetros de voltaje, frecuencia y ángulo de fase del generador de entrada para igualar los mismos parámetros de la barra colectora de carga, siempre y cuando hayan sido activados por los otros generadores o por el suministro de energía eléctrica comercial. El voltaje se ajusta incrementando o disminuyendo la corriente de excitación y la frecuencia se ajusta incrementando o disminuyendo la velocidad de la turbina. El ajuste del ángulo de fase requiere una explicación adicional. Igualación del ángulo de fase La igualación del ángulo de fase consiste en que las formas de onda del generador de entrada deben subir o bajar con la misma frecuencia y al mismo tiempo 11.36 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE que sus fases correspondientes en la barra colectora. Por ejemplo, si la fase de carga “A” se acerca al voltaje de cresta a 90 grados, la fase “A” del generador de entrada debe estar exactamente al mismo ángulo de fase. Asimismo, las fases “B” y “C”, separadas 120 grados entre sí y de la fase “A”, deben coincidir con sus fases “B” y “C” correspondientes. Una forma fácil de demostrar esto es colocar una copia transparente de la Figura 11.3 sobre la Figura 11.3 tal como aparece en este cuaderno de trabajo, y comparar una con la otra. Las formas de ondas son idénticas, aquellas que aparecen en el libro de trabajo quedarán escondidas detrás de las formas de ondas en la transparencia, de manera que aparezcan como un juego de curvas. Esto demuestra la sincronización: cada fase está en su sitio, a la misma frecuencia y con el mismo voltaje que su fase correspondiente en el generador o la barra colectora que se está sincronizando. Si alguno de los parámetros no coincide, el experimento de la transparencia no parecería un juego de curvas, lo cual se puede demostrar moviendo la transparencia en cualquier dirección por el eje horizontal. Será necesario un pequeño cambio en la velocidad de la turbina para reducir la diferencia en los ángulos de fase entre el generador y la barra colectora, lo cual hace que se sincronicen. Sincronización automática El sistema de control Turbotronic incluye una función que permite realizar la sincronización de forma automática si se inicia el comando de sincronización automática. Este comando es normalmente recibido por una fuente externa. Por lo general, la función de sincronización manual no va incluida en los conjuntos de generación de potencia. El módulo de sincronización en línea (LSM por sus siglas en inglés), incorporado en el bastidor del PLC, realiza la sincronización automática del generador en funcionamiento paralelo con otro generador o con la barra colectora de la red eléctrica comercial. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.37 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar MÓDULO DE SINCRONIZACIÓN DE LÍNEA (LSM) El módulo de sincronización de línea (LSM) es un dispositivo multitareas que monitorea la secuencia de fase, la frecuencia, la potencia, la corriente y el voltaje de la barra colectora de carga y el generador, que suministra la entrada al PLC para la sincronización automática. La información obtenida por el módulo sincronizador de línea convierte estos datos de medición en información digital para su procesamiento en el sistema de control. El sistema de control Turbotronic puede así enviar las señales de control de voltaje y velocidad a los demás componentes de control de velocidad y carga de kW y utilizar dichos datos para la función de sincronización automática. El LSM y la lógica del sistema de control Turbotronic asociada llevan a cabo las funciones que antes realizaban los dispositivos externos de control de velocidad y carga tales como el regulador de detección de velocidad y carga, el sincronizador automático y los relés de subvoltaje y sobrevoltaje. Sincronización automática del módulo sincronizador de línea Para llevar a cabo la función de sincronización, el módulo sincronizador de línea compara los parámetros del ángulo de fase, frecuencia y voltaje de su generador con los parámetros de la barra colectora de carga con la que se está realizando la sincronización. A continuación, el módulo enviará los comandos para ajustar el voltaje y la frecuencia de su generador hasta igualarlos a los de la barra colectora. Esto se hace incrementando o disminuyendo la velocidad de la turbina y subiendo y bajando el voltaje. Los bits internos en el programa de escalera del controlador lógico programable realizan lo anterior. Este proceso de ajuste hará también que se ajuste el ángulo de fase del generador con respecto al de la barra colectora. Si la relación relativa del ajuste es demasiado rápida o demasiado lenta, el módulo sincronizador de línea continuará variando los parámetros de voltaje y velocidad hasta que el ajuste relativo entre los dos juegos de formas de onda disminuya hasta una 11.38 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE relación aceptable. Luego, cuando el ángulo de fase de la forma de ondas se aproxima gradualmente a un margen de más o menos 10 grados del ángulo de fase de la barra colectora, el módulo sincronizador de línea envía un comando para cerrar el interruptor disyuntor del generador. Este conecta el generador sincronizado a la barra colectora de carga donde funcionará en paralelo con las demás fuente(s) de alimentación eléctrica que están contribuyendo a la carga. El generador permanecerá conectado en paralelo hasta que se desconecta al abrirse el interruptor disyuntor. Para volver a conectarlo, será necesario repetir el proceso de sincronización automática descrito anteriormente. RELÉ DE COMPROBACIÓN DE SINCRONIZACIÓN Aunque el PLC realiza la función de sincronización sin problemas, se incluye un relé de comprobación de sincronización en el sistema de control Turbotronic como dispositivo de protección contra un posible error. Este dispositivo monitorea la diferencia de voltaje y la relación del ángulo de fase entre las fases correspondientes de la barra colectora de carga y la salida de potencia del generador. Cuando la diferencia entre los voltajes y los ángulos de fase de ambos se encuentran dentro de un margen prefijado que permite un cierre seguro del disyuntor de circuito del generador, el relé de comprobación de sincronización completará un circuito permisivo que permite cerrar el interruptor disyuntor. Cierre del interruptor disyuntor para barra desactivada La sincronización del relé de comprobación evita el cierre del interruptor disyuntor del generador, a menos que el generador esté sincronizado con la barra colectora de carga. No obstante, hay un caso en el que se permite cerrar el interruptor disyuntor sin tener que sincronizarlo. A esto se denomina condición de "barra desactivada" cuando no se detecta voltaje en la barra colectora de carga. Bajo esta situación, el generador es la primera fuente de alimentación eléctrica en conectarse de manera que la sincronización no es necesaria. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.39 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar Repartición de carga de kW De la misma manera que el regulador de voltaje automático lleva a cabo la repartición de VAR, otro sistema tiene que llevar a cabo la repartición de carga de Watts/carga (KW/MW). El sistema regulador de la turbina se encarga de lo anterior y tiene dos modos diferentes: VELOCIDAD CONSTANTE o VELOCIDAD REGULADA. Velocidad constante El modo constante o isócrono se suele utilizar únicamente en instalaciones costa afuera en donde los generadores van conectados en paralelo a las otras turbinas con los mismos sistemas reguladores. Las turbinas van conectadas entre sí mediante el uso de líneas conectadas en paralelo. Una vez conectadas, el PLC recoge los datos de los módulos sincronizadores de línea y cuando el valor K (Kval) del sistema regulador está fijado correctamente, llevará a cabo la repartición de carga de watts/carga (KW/MW). Un generador, cuando está en marcha, acelerará para alcanzar la frecuencia del generador, es decir, el 100% de velocidad Ngp o el 100% de velocidad Npt en el caso del modelo Mars. En el modo constante, la turbina permanecerá al 100% de velocidad desde cero hasta la carga plena. Regulación de la velocidad Al igual que en el regulador de voltaje automático, un porcentaje de regulación (o caída) de velocidad, en vez de voltaje en este caso, va incluido en los controles. El porcentaje es normalmente del 3.5% en las turbinas de Solar Turbines. • 60 Hz = 2.1 Hz - 57.9 Mz al 100% de carga • 50 Hz = 1.75 Hz - 48.25 Hz al 100% de carga El modo de velocidad regulada se utiliza cuando la turbina va conectada a la red eléctrica comercial principal. No obstante, el modo de velocidad regulada se utilizaría en una instalación costa afuera si hubiera que conectar el generador a otros generadores con 11.40 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE sistemas reguladores diferentes. Una vez realizada la conexión en paralelo, se debe equilibrar la carga de las turbinas manualmente. (Velocidad) constante/regulada El modo de velocidad constante/regulada sólo puede utilizarse con los generadores que tienen sistemas reguladores similares. Consideremos una plataforma con tres generadores Taurus 60 con un régimen de 5 MW cada uno. La carga normal de la plataforma es de 10 MW y a veces de 12 MW. Dos de las turbinas pueden colocarse en el modo de velocidad regulada y ajustarse manualmente para funcionar con una carga base de 4 MW cada una. Una vez en el modo de velocidad regulada y ajustadas manualmente, las turbinas permanecerán en 4 MW salvo que se reduzca la carga a menos de 8 MW. La tercera turbina será puesta en el modo de velocidad constante (isócrono). A la turbina en el modo constante se la conoce como "variante u oscilante". Ahora soporta la carga de los 2 MW restantes y a medida que la carga aumenta o disminuye, lo harán la carga y la descarga en consecuencia (variación). La red eléctrica principal funciona también de esta manera. Todas las subestaciones soportan una carga base y el generador principal asume las variaciones. SINCRONIZACIÓN MANUAL Aunque los generadores disponen de sincronización automática, se puede vender una opción de sincronización manual. Hay que cumplir con los mismos criterios (frecuencia, fase, voltaje) antes de poder cerrar el interruptor disyuntor principal. La puerta de la cabina tendrá más componentes. * DS 166 +167 Lámparas de sincronización * S106 Abrir/cerrar interruptor disyuntor * M104 Sincronoscopio * S104 Interruptor de sincronización El sincronoscopio debe estar activado para cerrar el interruptor disyuntor principal (CB52) manualmente. Una vez activado, el sincronoscopio girará y se activarán las lámparas de sincronización. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.41 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar Sincronoscopio (M104) El sincronoscopio indicará la velocidad (frecuencia) del generador de entrada. Si gira en sentido contrario a las agujas del reloj, el generador de entrada va muy lento; si gira en sentido horario, el generador de entrada va my rápido. Cuanto más rápido gire, más lejos estará de la frecuencia correcta. Lo más indicado es que el sincroscopio gire en sentido horario. Un poco más rápido que la frecuencia de la barra colectora. Para cambiar la velocidad/frecuencia, el operador tiene que incrementar o disminuir la velocidad de la turbina manualmente. Lámparas de sincronización (DS166 y DS167) Hay dos lámparas de sincronización que funcionan conjuntamente con el sincronoscopio. Estas lámparas están conectadas en dos de las fases, normal y fases ’A’ y ’C’. Reciben la potencia eléctrica del lado secundario de los transformadores de voltaje. Las lámparas se apagarán y encenderán a una frecuencia que compara la velocidad con la fase. Cuanto más se aleje de la misma fase/velocidad, más rápidamente parpadean las lámparas. A medida que la fase y la velocidad coinciden, se reduce el brillo de las lámparas. El interruptor disyuntor debe estar cerrado cuando las lámparas de sincronización están apagadas. Cierre del interruptor disyuntor CB52 El sincroscopio debe estar en la posición de entre las 11 en punto y la 1 en punto para cerrar el interruptor disyuntor (CB52) manual. Las lámparas de sincronización estarán apagadas, el relé de comprobación de sincronización será permisivo y el operador podrá activar el interruptor para cerrar el disyuntor. El generador de entrada debe ser ligeramente más rápido que la barra a la que se está conectando para asegurar el soporte de una parte pequeña de la carga y evitar así la inversión de la corriente y la desconexión del disyuntor. 11.42 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Abertura del interruptor disyuntor CB52 La abertura del interruptor disyuntor se puede hacer manual o automáticamente. En una emergencia o parada rápida, se puede abrir el interruptor disyuntor independientemente de la cantidad de la carga que soporta el generador. No obstante, la carga debe reducirse, en situaciones normales, a unos cuantos cientos de watts antes de desconectar el interruptor disyuntor manualmente. Si se pulsa el botón de parada normal, el PLC pasará a "descarga suave" y descargará el generador automáticamente, y luego abrirá el interruptor disyuntor antes de pasar al modo de enfriamiento. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.43 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar NOTAS: 11.44 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE ACTIVIDAD DEL ESTUDIANTE 1. Explique la función del generador. _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 2. Explique la función del sistema de soporte. _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 3. Explique la función de los siguientes componentes: a. rotor: __________________________________ ________________________________________ ________________________________________ b. estator: ________________________________ ________________________________________ ________________________________________ c. excitatriz: ______________________________ ________________________________________ ________________________________________ d. Excitatriz de imán permanente: __________ ________________________________________ ________________________________________ e. regulador de voltaje _____________________ ________________________________________ ________________________________________ 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.45 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar 4. Describa los tres diferentes tipos de enfriamiento del generador. _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 5. 6. Los tres elementos que se requieren para producir energía eléctrica que utilizan los principios de la inducción electromagnética son: a. _______________________________________ b. _______________________________________ c. _______________________________________ La frecuencia del voltaje de salida del generador depende de _______ a. la velocidad de la turbina b. los niveles de corriente del campo inductor c. la polaridad del campo inductor d. la corriente de carga reactiva 7. El voltaje no caerá (disminuirá) debido al incremento de la carga reactiva si se utiliza la compensación de corriente cruzada con los dos generadores que funcionan en paralelo. ¿Falso o verdadero? __________ 8. ¿Qué tipo de instalación utilizaría un controlador de controlador de factor de potencia/kVAR? _____________________________________________ _____________________________________________ 9. ¿Qué pasaría si se cerrara el interruptor disyuntor de un generador en marcha en una barra colectora activada sin haber sincronizado primero el generador con la barra? _____________________________________________ _____________________________________________ 11.46 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE 10. Describa las funciones del módulo sincronizador de línea y el relé de comprobación de sincronización: _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.47 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar NOTAS: 11.48 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE CLAVE DE RESPUESTAS 1. El generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica. 2. • Regular el voltaje de la energía eléctrica producida a un valor compatible con el sistema en la que se utiliza. • Controlar la repartición de carga reactiva cuando el generador funciona en paralelo con las demás fuentes de energía eléctrica. • Sincronizar el generador con las demás fuentes de energía eléctrica antes de permitir que funcione en paralelo con las mismas. a. rotor - produce una campo electromagnético giratorio de polaridad variada. b. estator - produce corriente de carga eléctrica a medida que el rotor gira dentro del estator. c. excitatriz - induce un voltaje de CC en el generador directamente proporcional al voltaje de salida del generador requerido. d. regulador de voltaje - detecta el nivel de voltaje de salida del generador y envía la señal de corrección a la excitatriz para aumentar o diminuir el campo del generador. 3. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.49 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE Capacitación técnica de Solar 4. • A prueba de goteo abierto (ODP) • Enfriamiento de aire a aire totalmente cerrado. • Enfriamiento de agua a aire totalmente cerrado. a. campo magnético b. movimiento relativo c. conductor 5. 11.50 6. a 7. Verdadero 8. Un generador que funciona en paralelo con la red eléctrica comercial. 9. Daños graves al generador y cizallamiento del acoplamiento. 10. El módulo sincronizador de línea realiza la sincronización automática y monitorea también los parámetros de la barra colectora y el generador para el procesamiento por parte del sistema de control Turbotronic. El relé de comprobación de sincronización monitorea las diferencias de los ángulos de fase y el voltaje entre el generador y la barra colectora, y permite la sincronización para proceder únicamente si los parámetros se encuentran dentro de las gamas aceptables para un cierre seguro del interruptor disyuntor. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 11.51 SISTEMA DEL GENERADOR Y SOPORTE 11.52 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO OBJETIVOS Al completar esta lección el estudiante podrá: 1. Describir la verificación previa al arranque. 2. Describir la ubicación y la función de cada uno de los dispositivos que se deben activar para completar la secuencia de encendido del conjunto turbogenerador. 3. Dado un diagrama de flujo de bloques lógicos para el conjunto turbogenerador, describir los eventos principales que ocurren en la secuencia de arranque. 4. Demostrar la habilidad para llevar a cabo los procedimientos de arranque, control de carga y parada normales del conjunto turbogenerador. 5. Describir la secuencia de (Parada Rápida) de emergencia. NOTA Este cuaderno de trabajo no presenta procedimientos de funcionamiento específicos para un conjunto turbogenerador en particular. Consulte en el manual de Instrucciones de Funcionamiento y de mantenimiento y en los diagramas esquemáticos del proyecto los procedimientos detallados para aplicaciones específicas. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 12.1 PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO Capacitación técnica de Solar VERIFICACIÓN PREVIA AL ARRANQUE El siguiente procedimiento de verificación debe realizarse diariamente, o cuando sea posible, antes de cada arranque del conjunto turbogenerador. La combinación de una verificación previa al arranque, procedimientos de arranque y procedimientos después del arranque deben dejar en relieve todas las condiciones anormales que pudieran afectar el rendimiento del conjunto turbocompresor. La verificación previa al arranque incluye la revisión del conjunto de la turbina de gas, del filtro de entrada de aire, del sistema del escape de la turbina, del enfriador del aceite lubricante, de los cargadores de batería y de la consola de control. CARGADOR DE BATERÍAS 1. Asegúrese de que esté iluminada la lámpara de CA CONECTADA (AC ON) en el cargador, y de que no estén iluminadas las lámparas indicadoras de falla. 2. Asegúrese de que todos los interruptores disyuntores de CC en el cargador estén CONECTADOS. 3. Verifique las lecturas del amperímetro y del voltímetro de CC; asegúrese que ambas estén dentro de las gamas normales para la unidad. 4. 12.2 a. Si se instalan baterías selladas, compruebe que estén seguras y si tienen daños visibles b. Si se instalan baterías no selladas, quite los respiraderos de los vasos individuales y compruebe los niveles de electrólito. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO Antes de quitar los respiraderos de los vasos de la batería, tome las precauciones de seguridad personal adecuadas. Use anteojos o gafas de seguridad con protectores laterales y guantes de goma. Use agua destilada SOLAMENTE para rellenar el nivel de electrólito. Neutralice cualquier derrame de electrólito antes de limpiarlo. NOTA Cargue la batería antes de agregar el agua. El nivel de electrólito aumenta cuando se carga la batería. CONJUNTO DE TURBINA DE GAS 9080 1. Verifique que todas las tapas y tapones se han desmontado de las tuberías de combustible, de aceite y de venteo de la turbina antes de arrancar la turbina. 2. Inspeccione visualmente el conjunto turbogenerador para verificar si hay tuercas, pernos u otros herrajes de fijación sueltos. 3. Compruebe todas las conexiones eléctricas para asegurarse de que estén bien apretadas, que no tengan corrosión y su condición de aislamiento. Compruebe que los cables y los mazos de cables estén en condiciones satisfactorias. 4. Inspeccione todas las tuberías y mangueras para detectar si tienen fugas, desgaste y señales de desgaste por rozamiento; reemplace o apriete según corresponda. Compruebe que los aros de refuerzo y las abrazaderas no estén deteriorados. 5. Inspeccione todas las tuberías de aceite, de combustible, y de aire para detectar si tienen fugas; en caso haberlas, determine y elimine las causas de dichas fugas. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 12.3 PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO 12.4 Capacitación técnica de Solar 6. Inspeccione todos los varillajes mecánicos para detectar si tienen desgaste excesivo o están flojos; rectifique según corresponda 7. Asegure las cubiertas, las puertas y los paneles en su lugar, así como las cajas a prueba de explosiones cerradas, con todos los herrajes instalados y apretados. 8. Compruebe el nivel de aceite lubricante en la mirilla. El nivel de aceite deberá estar en o cerca de lleno (full) con la turbina parada. No llene el tanque de aceite por encima del nivel indicado. 9. Compruebe que las válvulas de purgado y drenaje del filtro de aceite lubricante estén cerradas y que la válvula de transferencia del filtro esté trabada en la posición adecuada. 10. Compruebe que todas las válvulas del suministro de combustible que llega al conjunto turbogenerador estén abiertas. 11. Compruebe la presión de gas combustible en la pantalla de visualización de RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO; asegúrese de que la presión esté dentro de la gama normal para la unidad. 12. Si se espera funcionamiento con combustible líquido, asegúrese de que el combustible líquido esté disponible en la entrada del patín de refuerzo de combustible líquido. 13. Compruebe el conjunto de filtro de combustible líquido; verifique que la palanca selectora de filtro esté en la posición de FILTRO NO. 1 o de FILTRO NO. 2. 14. Compruebe el indicador de presión diferencial del filtro de alta presión de combustible líquido; si es visible el indicador rojo, cambie el elemento filtrante. 15. (Unidades con cabinas) Compruebe las aberturas de entrada y del escape de ventilación para asegurarse de que no estén obstruidas y de que las persianas contra incendios estén abiertas. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO 16. En condiciones de bajas temperaturas ambiente, compruebe que el calentador del tanque del aceite lubricante esté funcionando. Compruebe la temperatura del tanque del aceite lubricante en la pantalla de visualización de RESUMEN DE TEMPERATURAS; confirme que la temperatura del tanque sea de al menos 65F. GENERADOR 1. Asegúrese de que los calentadores antihumedad del devanado del generador estén funcionando. 2. Inspeccione el conjunto de la excitatriz del generador; asegúrese de que las pantallas están en su lugar, limpias y sin obstrucciones . SISTEMA DE FILTROS DE ENTRADA DE AIRE 1. Compruebe que los filtros de entrada de aire a la turbina no estén obstruidos ni contaminados. 2. Asegúrese de que no haya acumulaciones de nieve, hielo u otros materiales en o cerca de la entrada del sistema de filtros. 3. Compruebe la integridad estructural de las patas de soporte del sistema de filtros de entrada. 4. Compruebe que no haya fugas en las juntas del conducto de entrada de aire y que los herrajes estén afianzados. 5. Inspeccione la sección de transición flexible en el conducto de entrada; asegúrese de que el material flexible no tenga grietas o roturas y de que todos los herrajes estén bien afianzados. 6. Si la unidad está equipada con un sistema de filtros autolimpiantes de la entrada de aire, asegúrese de que se dispone de suministro de aire y de energía eléctrica para el sistema. SISTEMA DE ESCAPE DE LA TURBINA 1. 9080 Asegúrese de que las colchonetas térmicas de aislamiento de la turbina y el colector del escape estén correctamente colocados y de que todos los herrajes estén intactos. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 12.5 PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO Capacitación técnica de Solar 2. Revise las juntas en el conducto del escape para verificar si hay señales de fugas y el ajuste de los sujetadores. 3. Asegúrese que no hay materiales inflamables cerca de cualquier componente del sistema de escape. 4. Inspeccione los conjuntos de fuelles de expansión en el conducto del escape; asegúrese de que no haya grietas ni evidencias de fugas y de todos los herrajes estén correctamente afianzados. 5. Verifique la integridad de todos los elementos estructurales del sistema de escape y el ajuste de los sujetadores. 6. Si se tiene instalada una válvula desviadora, asegúrese de que el mecanismo de accionamiento funcione correctamente y de que todos los herrajes estén firmemente afianzados. Asegúrese de que la indicación de posición mecánica de la válvula desviadora esté en la posición correcta para el prearranque (normalmente ABIERTA a la atmósfera o al silenciador del escape). ENFRIADOR DE ACEITE LUBRICANTE 12.6 1. Compruebe la integridad estructural de las tuberías de interconexión y que los herrajes estén firmemente afianzados. 2. Asegúrese de que todas las válvulas de aislamiento en las tuberías de interconexión estén ABIERTAS. 3. Inspeccione las tuberías y el conjunto del enfriador para detectar si tiene fugas; corrija las fugas que puedan existir. 4. Inspeccione las aletas del enfriador; asegúrese de que el flujo de aire a través del serpentín no es obstruido por aletas dobladas o distorsionadas. En caso necesario, consulte los procedimientos de reparación en las instrucciones de mantenimiento del enfriador. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO 5. Compruebe que las rutas del aire a través del enfriador no estén obstruidas con basura o con acumulaciones de hielo o nieve. 6. Inspeccione los mecanismos de funcionamiento de las persianas para ver si los herrajes están firmemente afianzados y las condiciones de funcionamiento. 7. Revise las paletas del ventilador del enfriador de aceite; cerciórese de que ninguna paleta esté doblada ni agrietada. 8. En tiempo frío, asegúrese de que el aceite no se congele en las tuberías de interconexión ni en los conjuntos de enfriadores. CONTROLES EN EL PATÍN Caja de empalmes del anunciador digital 9080 1. En la pantalla de visualización de RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO, pulse la tecla de función de PRUEBA DE LÁMPARAS; confirme que se iluminan todas las lámparas indicadoras de la condición de la unidad en la caja de empalmes del anunciador digital. 2. Gire la llave selectora de DESCONEXIÓN / LOCAL / REMOTO a la posición DESCONECTADO (OFF) y continúe con los procedimientos de control para la caja de empalmes de monitoreo del generador y la caja de empalmes de control del generador. Después de terminar las comprobaciones de las cajas de empalmes de monitoreo del generador y de control del generador, regrese a los procedimientos para la caja de empalmes del anunciador digital. 3. Consulte la pantalla de visualización de RESUMEN DEL GENERADOR; pulse la tecla de función de CONSTANTE O VARIABLE según corresponda para el modo de control de velocidad que se pretende. 4. Gire la llave selectora de DESCONEXIÓN/LOCAL/REMOTO a la posición de LOCAL. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 12.7 PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO Capacitación técnica de Solar 5. Compruebe que la pantalla de MENÚ aparece en la unidad del anunciador digital. 6. Compruebe si hay indicaciones de falla; rectifique cualquier falla que se anuncie y después pulse el botón pulsador de REPOSICIÓN. CAJA DE EMPALMES DE MONITOREO DEL GENERADOR Verifique que todos los interruptores disyuntores del sistema de control (CB200 a CB 205) estén cerrados. CAJA DE EMPALMES DE CONTROL DEL GENERADOR 1. Verifique que el interruptor disyuntor del generador de imán permanente (CB260) esté cerrado. 2. Verifique que el interruptor de modo de voltaje esté en la posición VARIABLE, si el generador va a estar conectado en paralelo con otras fuentes de alimentación eléctrica. Si el generador va a funcionar en el modo Isla ("Island"), verifique que el interruptor esté en la posición CONSTANTE. DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUES LÓGICOS El diagrama de flujo de bloques lógicos suministrado con este cuaderno de trabajo describe la serie de eventos que comprende la secuencia de arranque y marcha del conjunto turbogenerador. El diagrama utiliza lógica simbólica para ilustrar las relaciones y las funciones incluidas en la secuencia. NOTA En este diagrama se usa el método lógico binario (ON/OFF). Un "1" lógico indica la presenciade un término o condición y un "0" lógico indica la ausencia de un término o condición. Un término que está en el estado "VERDADERO" se dice que es un "1". 12.8 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO SÍMBOLOS LÓGICOS La simbología para el diagrama de flujo de bloques lógicos se describe en las primeras hojas del diagrama; en los párrafos siguientes se describen los símbolos que se utilizan con más frecuencia en las operaciones normales de arranque y de marcha. Función de AND La función lógica más básica, y la que se encuentra con más frecuencia en el diagrama, es la función AND. Esta función requiere que todos los términos de entrada sean VERDADEROS [TRUE (1)]para que el término de salida sea VERDADERO [TRUE (1)]. Si alguna entrada es FALSA(0), la salida es FALSA(0). Para facilitar la descripción lógica, los términos de entrada son designados como "A", "B", etc. En el diagrama de flujo de lógica, los términos de entrada se identifican con su función, por ejemplo:"S118 MARCHA (RUN)" es VERDADERO [TRUE (1)] cuando el interruptor de DESCONETADO/MARCHA (OFF/RUN) está en la posición de MARCHA (RUN). ENTRADAS 9080 SALIDAS A B Q 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 12.9 PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO Capacitación técnica de Solar Función de OR La función OR generará una salida VERDADERA (TRUE) (1) cuando algunade sus entradas sea VERDADERA [TRUE (1)], y producirá una salida FALSA (0)solamentecuando todaslas entradas sean FALSAS (0). ENTRADAS SALIDAS A B Q 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Función de ENCLAVAMIENTO (LATCH) La función de ENCLAVAMIENTO (LATCH) tiene dos entradas (POSICIONAR (SET)yREPOSICIONAR (RESET)) y dos salidas (Q y Ō). Las salidas son complementarias; si una es VERDADERA [TRUE (1)], la otra es FALSA (0). Las salidas reflejan la condición de entrada más reciente. Un "1"momentáneo en la entrada POSICIONAR (SET) posicionará la salida Q VERDADERA [TRUE (1)] , y la salida Ō FALSA (0). El enclavamiento (Latch) permanecerá en su condición hasta que aparezca un "1"momentáneo en la entrada REPOSICIONAR (RESET), en cuyo momento la salida Qse revertirá a un "0", y la salida Ō cambiará a un "1". El enclavamiento (Latch) es análogo a la memoria de un bit, que retiene su último estado comandado. 12.10 POSICIONAR (SET) REPOSICIONAR (RESET) Q Ō T 0 0 0 1 I 1 0 1 0 M 0 0 1 0 E 0 1 0 1 0 0 0 1 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO Función de TEMPORIZADOR (TIMER) La función de TEMPORIZADOR (TIMER) demora la transición de un elemento lógico durante un intervalo preestablecido después de ocurrir un evento de inicio. La demora de tiempo se muestra en el símbolo, estipulado en las unidades de tiempo correspondientes (segundos, minutos, horas). Cuando el término de entrada cambia de "0"a "1" , se inicia el intervalo de tiempo. Cuando el intervalo de tiempo ha transcurrido, la salida (Q)del temporizador se transfiere a "1". Según se usa en el diagrama de flujo de bloques lógicos, la salida del temporizador se revierte a "0" cuando la entrada regresa a "0" NOTA El diagrama de flujo de bloques lógicos no distingue entre los temporizadores Temporizador Conectado (Timer On) (TON) y Temporizador Desconectado (Timer Off) (TOF). TIEMPO A Q TODOS 0 0 0 1 0 T 1 1 0 0 0 Función de Lógica de Unión Los términos lógicos que son comunes a más de una función se identifican por el símbolo de Lógica de Unión, que es similar a la simbología para los circuitos comunes en los diagramas eléctricos. Figura 12.5 Función de Lógica de Unión 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 12.11 PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO Capacitación técnica de Solar Negación o Inversión Lógica Al invertir la condición lógica existente en el punto indicado en la lógica ("1"se convierte en "0", y "0"se convierte en "1"). Esta función se puede aplicar a términos de entrada o de salida. Figura 12.6 Negación o Inversión Lógica Dirección del flujo lógico Se supone que la dirección del flujo en la lógica sea de izquierda a derecha, a menos que se indique en el símbolo: Figura 12.7 Dirección del flujo lógico Función mecánica o acción consecuente Este símbolo se utiliza para representar una función que depende de la realización de una función mecánica para poder satisfacer las condiciones especificadas en la lógica. Un ejemplo puede ser la representación del tiempo requerido para que la turbina de gas se acelere hasta la velocidad de desembrague del arrancador después de completarse la secuencia de encendido. Figura 12.8 Función mecánica o acción consecuente 12.12 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO Indicación de la lámpara de condición Las indicaciones de la lámpara se activan como resultado de acciones en la lógica; estas indicaciones se ilustran con este símbolo: Figura 12.9 Indicación de la lámpara de condición Salida de la lógica al anunciador Cuando las condiciones lógicas dan como resultado la activación de una anunciación (Mensaje de Alarma, Parada o Información), este evento se indica con la línea de rayas de la lógica a la leyenda de la anunciación: Figura 12.10 Salida de la lógica al anunciador Función de control o entrada del operador Este símbolo se utiliza para indicar entradas externas a la lógica, tales como transferencias de interruptor y acciones del programa de secuencia. Figura 12.11 Función de control o entrada del operador 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 12.13 PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO Capacitación técnica de Solar Bloque de decisión Esta función representa una condición que requiere una respuesta de SÍo NO. La condición se representa en el símbolo; si la condición es VERDADERA (TRUE), la salida de la función es un "1", y si la condición es FALSA, la salida es un "0". Figura 12.12 Bloque de decisión Condición o información Esta función se utiliza para informar al usuario de eventos que son iniciados por condiciones lógicas, o que afectan a las funciones lógicas, pero que no están directamente relacionados con elementos lógicos. Estos símbolos son útiles para aclarar relaciones sucesivas que no son evidentes implícitamente. Figura 12.13 Condición o información Indicación de Alarma/Parada Este símbolo se utiliza para ilustrar el inicio de una anunciación de Alarma o de Parada mediante interacción de elementos lógicos. Figura 12.14 Indicación de Alarma/Parada 12.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO Mensaje de CRT (tubo de rayos catódicos) Los mensajes que aparecen en el monitor de video son simbolizados por esta función. Figura 12.15 Mensaje de CRT (tubo de rayos catódicos) Marca de destino/origen Los términos que son comunes a más de un punto en el diagrama de lógica y que no se pueden representar fácilmente debido a sus posiciones en hojas separadas se conectan mediante el uso del sistema de localización de red alfanumérica, tal como se muestra en los ejemplos dados a continuación. El símbolo utilizado en el origen tiene la ubicación de origen en el lado izquierdo del símbolo. "Marca de origen (desde)" La leyenda indica que la función de PARADA DE EMERGENCIAse origina en las coordenadasD28(hoja 2). 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 12.15 PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO Capacitación técnica de Solar SECUENCIA DE ARRANQUE Los principales eventos en la secuencia de arranque del conjunto turbogenerador se representan en el diagrama de flujo de bloques lógicos. Consulte el diagrama suministrado con este cuaderno de trabajo del conjunto turbocompresor para comprender las relaciones entre los diferentes sistemas del conjunto turbocompresor y los eventos de hito de la secuencia de arranque. La secuencia se inicia en la Hoja 2 de este diagrama y continúa de izquierda a derecha a lo largo de la línea en negritas, y los eventos asociados se muestran en los ramales de la lógica. Recuerde las convenciones que controlan el uso de este diagrama : Una lógica de "1"indica que una función es VERDADERA (TRUE), o está PRESENTE. Una lógica de "0" indica que una función es FALSA, o está AUSENTE. 12.16 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar 9080 PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 12.17 PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO 12.18 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO OBJETIVOS Al completar esta lección el estudiante podrá: 1. Explicar el propósito del mantenimiento preventivo. 2. Describir la inspección diaria y básica. 3. Describir la inspección semestral. 4. Describir la inspección anual. NOTA Esta lección no proporciona instrucciones de mantenimiento explícitas. El Manual de Instrucciones de Funcionamiento y Mantenimiento contiene procedimientos para todos los trabajos de mantenimiento que Solar recomienda como factibles de realizar en el campo de trabajo. OBJETIVO El mantenimiento preventivo es la clave para mantener el tiempo improductivo del equipo al mínimo. El equipo funciona de forma más eficiente y los costos de mantenimiento correctivo se reducen si se implementa un programa de mantenimiento preventivo agresivo. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.1 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar PROGRAMA DE MANTENIMIENTO Se requiere realizar otras inspecciones y mantenimiento programados de la turbina de gas y los equipos de control a intervalos establecidos. La comprobación de las necesidades de servicio bajo condiciones de funcionamiento permitirá establecer los programas de inspección y mantenimiento más prácticos (no necesariamente a los intervalos de inspección sugeridos aquí). Un mantenimiento programado cuidadoso en tiempos específicos, llevará al mínimo la necesidad de mantenimiento correctivo. La frecuencia del mantenimiento programado se basa en las horas de funcionamiento del equipo por año y se divide en tres categorías: Diario y básico, semestral y anual. Para efectuar el mantenimiento diario y el básico, no es necesario parar el equipo. Para efectuar el mantenimiento semestral y el anual, es necesario parar el equipo. El mantenimiento diario y básico consiste en una inspección visual alrededor del equipo para asegurarse de que funciona adecuadamente y para detectar indicaciones tempranas de deterioro. El mantenimiento semestral hace énfasis en los controles de los sistemas de protección y la limpieza del compresor de la turbina para garantizar el rendimiento óptimo del equipo. El mantenimiento anual implica el desarmado de componentes de subsistemas seleccionados para su inspección, y la inspección visual de los componentes del conducto de gas de la turbina con instrumentos endoscópicos. MANTENIMIENTO DIARIO Y BÁSICO En las instalaciones no atendidas por un operador, de funcionamiento continuo, o de funcionamiento remoto, no es necesario realizar diariamente los procedimientos de inspección diaria y básica. Se recomienda que se realicen tan a menudo como resulte práctico. El período de tiempo para el mantenimiento diario y básico es de aproximadamente 16 hombres horas de una inspección en el emplazamiento. 13.2 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO MANTENIMIENTO SEMESTRAL El mantenimiento semestral requiere que se desconecte el equipo durante la mayor parte de la inspección. Independientemente de las horas reales de funcionamiento por año, se recomienda que este mantenimiento se realice después de seis meses de funcionamiento. Los intervalos de mantenimiento para el funcionamiento subsiguiente se deben establecer sobre la base de la experiencia obtenida durante el primer año, teniendo en cuenta la posibilidad de que cambios en las condiciones de funcionamiento pueden dictaminar intervalos diferentes y más prácticos. El período de tiempo para el mantenimiento semestral es de aproximadamente 30 horas de mano de obra de una inspección en el emplazamiento. MANTENIMIENTO ANUAL El mantenimiento anual se debe realizar a intervalos de 8000 horas. No obstante, las condiciones de funcionamiento establecerán los intervalos más prácticos para la inspección y el mantenimiento. El período de tiempo para el mantenimiento anual es de aproximadamente 48 horas de inspección en el emplazamiento. Los elementos que han producido fallas o que han sido defectuosos en el pasado y todas las discrepancias que han salido a la luz durante inspecciones anteriores deben volverse a considerar independientemente de si se han incluido o no en la lista de tareas de mantenimiento. Es importante y útil llevar un registro detallado como un medio para detectar el defecto de un componente, encontrar fallas de un componente en particular, y detectar una falla antes de que progrese y llegue a una etapa donde afecte el rendimiento. TAREAS DE MANTENIMIENTO A REALIZAR La Tabla 13.1 relaciona las tareas de mantenimiento programadas. La tabla está tabulada de la siguiente forma: Columna 1 - Equipo. Esta columna relaciona los conjuntos que requieren mantenimiento periódico. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.3 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar Columna 2 - Intervalos. Esta columna contiene una lista de todas las acciones de los mantenimientos programados que aparecen en este manual. Se usarán los siguientes símbolos: Intervalo Símbolo Diario D Básico B Semestral S Anual A Columna 3 - Acción. Esta columna relaciona la acción de mantenimiento a realizar. Tabla 13.1 Sistemas eléctrico y de control Sistema/Descripción D B S A Verificaciones periódicas Inspeccione visualmente los manómetros e indicadores para asegurar una operación correcta. Inspeccione las conexiones eléctricas de la consola de control para verificar su limpieza y seguridad. Inspeccione el cableado para asegurar que no exista desgaste o daños al aislamiento.(1) Cerrada Cerrada Si corresponde, compruebe los detectores de incendios para verificar la sensibilidad.(1) Si corresponde, limpie los detectores de incendio(1) Cerrada Cerrada Si corresponde, compruebe los cilindros extintores para verificar que están cargados. Compruebe que el cargador de baterías esté funcionando adecuadamente. Para las baterías de NiCad, coloque el cargador a alta capacidad durante unas horas. Cerrada Cerrada Compruebe y registre el voltaje de salida de las tomas magnéticas de velocidad. Esto se debe llevar a cabo con la turbina en marcha Cerrada Compruebe el estado de las conexiones de los termopares. Compruebe la integridad de los aros de refuerzo.(1) Cerrada Tareas periódicas de mantenimiento 13.4 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Tabla 13.1 Sistemas eléctrico y de control, cont. Extraiga e inspeccione el cable de encendido. Revise la bujía del dispositivo de encendido para ver si presenta erosión y tiene la separación adecuada. Sustituya la bujía si es necesario. Cerrada Compruebe el sistema de limitación de velocidad y temperatura. Cerrada Compruebe y calibre el sistema de protección contra la sobrevelocidad. Cerrada Verifique la calibración de los monitorear de temperatura. Cerrada Compruebe y regule todos los medidores/interruptores de presión y temperatura. Cerrada Compruebe y regule conforme sea necesario todos los dispositivos de alarma de seguridad y de parada automática. Cerrada Compruebe el monitor de vibración de la turbomaquinaria y regule los transductores correspondientes. Cerrada Sustituya las baterías de litio del PLC (para sistemas de control basados en PLC). Cerrada NOTAS: (1) Las comprobaciones periódicas sólo pueden realizarse con la unidad parada. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.5 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar Tabla 13.2 Sistemas de aire Sistema/Descripción D B S A Verificaciones periódicas Compruebe si existen obstrucciones o contaminación en el sistema de entrada de aire.(1) Registre la presión diferencial.(2) Cerrada Si hay instalado un secador de aire, compruebe su funcionamiento.(1) Cerrada Inspeccione para determinar el desgaste en el mecanismo de los álabes variables del compresor de la turbina. Compruebe si hay brazos curvados, varillajes flojos o casquillos sueltos.(1) Cerrada Inspeccione los sistemas de entrada y de escape para comprobar si existen daños, fugas y residuos.(1) Cerrada Tareas periódicas de mantenimiento Compruebe y regule el sistema de activación de los álabes directores de entrada (álabes directores variables). Cerrada Inspeccione y sustituya, de ser necesario, los filtros de entrada de aire.(2) Cerrada Si se han instalados filtros de aire de autolimpieza, compruebe la presión de suministro e inicie manualmente la operación de limpieza. Cerrada Desarme, limpie, inspeccione y vuelva a armar la válvula de purgado. Cerrada NOTAS: (1) Las comprobaciones periódicas sólo pueden realizarse con la unidad parada. (2) Los filtros de entrada de aire deben reemplazarse de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Como guía, los filtros de barrera requieren servicio si la presión diferencial alcanza el punto de ajuste de ALARMA, normalmente a 5 pulgadas de agua (1,25 kPa, 0,01 bar, 12,7 cm de agua, 0,01 kg/cm, 9,34 mm Hg). Los prefiltros requieren servicio si la presión diferencial aumenta de 1,0 a 1,5 pulgadas de agua (0,25 a 0,37 kPa, 0,003 a 0,004 bar, 2,5 a 3,8 cm de agua, 0,003 a 0,004 kg/cm, 1,87 a 2,8 mm Hg) por encima de la línea de base. 13.6 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Tabla 13.3 Sistemas del servoaceite y aceite lubricante Sistema/Descripción D B S A Verificaciones periódicas Compruebe cada 24 horas el nivel del tanque de aceite. Registre el consumo de aceite. Cerrada Si el sistema de compensación de aceite está instalado, verifique que funciona adecuadamente. Cerrada Si corresponde, compruebe la tensión de la correa del enfriador de aceite.(1) Cerrada Compruebe la operación de la persiana del enfriador de aceite según corresponda. Cerrada Si corresponde, compruebe el funcionamiento adecuado del ventilador de venteo del tanque de aceite lubricante y del separador de niebla. Cerrada Compruebe y registre la presión diferencial del filtro de aceite lubricante. Cambie los filtros si se sobrepasa el límite de la presión diferencial. Cerrada Si se tiene instalado, compruebe el indicador tipo eyector en el filtro de servoaceite; si está disparado cambie el filtro. Cerrada Compruebe el núcleo del enfriador de aceite; límpielo si es necesario. Cerrada Tareas periódicas de mantenimiento Tome una muestra de aceite lubricante para análisis de laboratorio.(2) (3) Cerrada Inspeccione y sustituya, de ser necesario, los filtros de servoaceite y de aceite lubricante.(4) Cerrada Lubrique los cojinetes del eje del ventilador del enfriador de aceite. Cerrada NOTAS: (1) Las comprobaciones periódicas sólo pueden realizarse con la unidad parada. (2) Todas las tareas de mantenimiento excepto éstas exigen que se pare la unidad. (3) Consulte los criterios para el cambio de aceite en la Especificación de Ingeniería 9-224 de Solar. (4) Los elementos filtrantes del aceite lubricante y del servoaceite deben reemplazarse cuando haya una contaminación evidente, cuando aparecen resaltados los indicadores "tipo eyector" de presión diferencial o cuando se sobrepasan los límites de presión diferencial. Los filtros deben reemplazarse por lo menos una vez al año. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.7 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar Tabla 13.4 Sistema de gas combustible (si corresponde) Sistema/Descripción D B S A Verificaciones periódicas Inspeccione el sistema de control de combustible en cuanto a seguridad y fugas, e inspeccione visualmente el varillaje y las conexiones.(1) Cerrada Inspeccione la(s) válvula(s) de combustible; limpie según sea necesario.(1) Cerrada Tareas periódicas de mantenimiento Registre la presión de combustible y, de ser necesario, ajústela en el regulador fuera del patín. Cerrada Si es aplicable, desarme, limpie y reconstruya las válvulas de gas. Cerrada Desmonte e inspeccione la caja del quemador de encendido en busca de grietas y desgaste excesivo; inspeccione el tubo de descarga en busca de desgaste por fricción. Cerrada Reacondicione o reemplace las válvulas solenoides y los reguladores incluyendo los correspondientes al aire atomizador Cerrada NOTAS: (1) Las comprobaciones periódicas sólo pueden realizarse con la unidad parada. 13.8 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Tabla 13.5 Sistema de combustible líquido (si corresponde) Sistema/Descripción D B S A Verificaciones periódicas Compruebe la operación de la bomba de combustible de baja presión, si está instalada. Cerrada Compruebe la bomba de combustible de alta presión para detectar fugas y ruido. Cerrada Compruebe y registre la presión diferencial del filtro de aceite lubricante. Cambie los filtros si se sobrepasa el límite de la presión diferencial. Compruebe el filtro de combustible de alta presión. Limpie o sustituya según sea necesario.(1) Observe el rendimiento del control de combustible (estabilidad, tiempo de inicio, tiempo de encendido inicial durante el arranque). Cerrada Cerrada Cerrada Compruebe el funcionamiento de la válvula de control de combustible. Verifique las temperaturas T5 durante el arranque; compárelas con los datos originales si están disponibles. Cerrada Tareas periódicas de mantenimiento Inspeccione y reemplace los filtros según se requiera.(2) Cerrada Desarme y lubrique las válvulas de corte de combustible; reármelas con sellos anulares nuevos. Cerrada Inspeccione el múltiple de purgado de aire para detectar la alteración de color, grietas e indicaciones de recalentamiento. Cerrada Desmontar e inspeccionar los inyectores de combustible. Limpie según sea necesario. Cerrada Reacondicione o reemplace las válvulas solenoides y los reguladores incluyendo los correspondientes al aire atomizador. Cerrada NOTAS: (1) Las comprobaciones periódicas sólo pueden realizarse con la unidad parada. (2) Los elementos filtrantes del combustible deben reemplazarse cuando haya una contaminación evidente, cuando aparecen resaltados los indicadores "tipo eyector" de presión diferencial o cuando se sobrepasan los límites de presión diferencial. Los filtros deben reemplazarse por lo menos una vez al año. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.9 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar Tabla 13.6 Sistema de combustible doble (si corresponde) Sistema/Descripción D B S A Verificaciones y tareas de mantenimiento periódicas Durante el funcionamiento, haga la transferencia de combustible. Observe las lecturas de velocidad, temperatura y carga para verificar la estabilidad. Cerrada Tabla 13.7 Sistema de inyección de agua (si corresponde) Sistema/Descripción D B S A Verificaciones periódicas Compruebe que las correas de la bomba de agua tengan la tensión adecuada.(1) Cerrada Tareas periódicas de mantenimiento Engrase y apriete los sellos de la bomba de agua. Cerrada Cambie el aceite a la bomba de agua. Cerrada NOTAS: (1) Las comprobaciones periódicas sólo pueden realizarse con la unidad parada. 13.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Tabla 13.8 Sistema de arranque y motores auxiliares Sistema/Descripción D B S A Verificaciones periódicas Inspeccione y compruebe la bomba de aceite de pre/poslubricación, la bomba de aceite de sello, bomba de aceite lubricante de respaldo y la bomba de aceite de sello de respaldo, según corresponda.(1) Cerrada Si corresponde, inspeccione el embrague del motor de arranque para garantizar que cierre en una dirección y gire libremente en la opuesta.(1) Cerrada Inspecciones visualmente los sellos de gas del arrancador.(1) Cerrada Si se trata del sistema de arranque electrohidráulico, verifique el nivel del tanque de aceite. Cerrada Tareas periódicas de mantenimiento Para los sistemas de arranque electrohidráulicos, obtenga una muestra de aceite del sistema del motor de arranque para realizar pruebas de laboratorio.(2) Cerrada Para los sistemas de arranque electrohidráulicos, cambie los filtros del sistema de arranque. Cerrada Para los sistemas de arranque neumático, cambie el aceite lubricante.(3) Cerrada NOTAS: (1) Las comprobaciones periódicas sólo pueden realizarse con la unidad parada. (2) Consulte los criterios para el cambio de aceite en la Especificación de Ingeniería 9-347 de Solar. Tome muestras con más frecuencia si se llevan a cabo más arranques de lo normal. (3) El aceite lubricante debe cambiarse después de cada 500 arranques. Tabla 13.9 Generador Sistema/Descripción D B S A Verificaciones y tareas de mantenimiento periódicas Verifique el voltaje de ganancia de carga del regulador. 1 Cerrada Si corresponde, desmonte, limpie, e inspeccione los dientes de acoplamiento y los pernos cizallantes para ver si están desgastados o dañados. Empaque de nuevo con grasa de acoplamiento Solar nueva. Vuelva a montar con nuevos sellos “O". Cerrada Inspeccione y, según se requiera, limpie el generador con un limpiador de alto valor dieléctrico recomendado por el fabricante del generador. Cerrada 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.11 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar Tabla 13.10 Generalidades Sistema/Descripción D B S A Verificaciones periódicas Esté alerta a cualquier condición de funcionamiento inusual (vibración, ruido, etc.). Cerrada Inspeccione todas las tuberías y mangueras para detectar fugas, desgaste, o fricción; rectifique según se requiera. Cerrada Inspeccione todos los varillajes mecánicos para detectar desgaste o ajustes flojos; rectifique lo que sea necesario. Cerrada Inspeccione visualmente todo el conjunto de la turbomaquinaria para detectar fugas de combustible, aceite y aire. Cerrada Inspeccione visualmente la integridad de los afianzadores, acoplamientos de motores auxiliares y el varillaje de control de la válvula de purgado y de combustible. Cerrada Compruebe el estado y funcionamiento de las válvulas de corte y de SOLENOIDE.(1) Inspeccione la turbomaquinaria para detectar ruidos raros, alteración del color, grietas y líneas de fricción. Cerrada Cerrada Inspeccione visualmente los fuelles de escape para detectar grietas o distorsión. Cerrada Tareas periódicas de mantenimiento Registre todas las lecturas del panel, compruebe que todos los medidores que lleven aceite estén llenos.(2) Haga los análisis de rendimiento del motor. Lleve a cabo una limpieza por ingestión según se requiera y por lo menos cada seis meses.(2) Cerrada Cerrada Inspeccione la turbina con un endoscopio. Cerrada Lubrique todos los motores eléctricos que tengan conexiones de engrase. Cerrada Compruebe todas las válvulas de alivio de seguridad conforme a lo dispuesto por las reglamentos locales. Cerrada Limpie todo el conjunto de la turbomaquinaria. Cerrada Desmonte la bomba de aceite de sello de la unidad de accionamiento de accesorios (si está instalada). Revise las estrías del eje para detectar posible desgaste o la evidencia de fugas de aceite. Revise el accionamiento de accesorios internamente. Vuelva a instalar la bomba de aceite de sello al utilizar una nueva junta. Si corresponde, desarme los ejes de interconexión e inspeccione las estrías para detectar desgaste. Vuelva a montar con nuevos sellos “O". 13.12 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. Cerrada Cerrada 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Tabla 13.10 Generalidades, cont. Compruebe y ajuste el alineamiento de la turbina, la unidad de engranajes y el (los) compresor(es) según corresponda. Cerrada Arranque nuevamente la turbina y registre el tiempo de aceleración. Supervise el sistema de control para ver si la secuencia es correcta. Cerrada Realice un examen de vibración para conocer las tendencias.(2) Cerrada Tome muestras para verificar la calidad del agua de NOx y registre los resultados.(3) Cerrada Tome muestras de combustible(s) para medir la gravedad específica, el valor calorífico inferior (valor calorífico inferior), el punto de rocío y la composición, y registre los resultados.(3) Cerrada NOTAS: (1) Las comprobaciones periódicas sólo pueden realizarse con la unidad parada. (2) Las tareas de mantenimiento, con excepción de éstas, requieren que la maquinaria no esté funcionando. (3) Consulte la información sobre la calidad del agua de NOx y los datos del combustible en la Especificación de Ingeniería 9-98 de Solar. PROCEDIMIENTOS DE MANTENIMIENTO GENERAL DESMONTAJE E INSTALACIÓN DE LOS ACCESORIOS Use prácticas industriales estándar de mantenimiento y reparación para el desmontaje e instalación de accesorios, tuberías y mazos de cables eléctricos. No se necesitan herramientas especiales. Todos estos elementos están montados o conectados a herrajes de afianzamiento estándar. Deseche siempre los sellos "O" y las juntas viejos y reemplácelos por piezas nuevas de materiales y dimensiones idénticos. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.13 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar Las áreas de trabajo siempre deben estar limpias para garantizar un montaje limpio. Esto es de importancia vital debido a las altas velocidades y los estrechos límites de tolerancia de las piezas de la turbina de gas. ALAMBRE DE SEGURIDAD Utilice un alambre de seguridad de acero inoxidable de 0,032 pulgadas de diámetro para las aplicaciones generales en todas las ubicaciones accesibles mediante los procedimientos de mantenimiento de rutina. Use un alambre de seguridad de acero inoxidable de 0,020 pulgadas de diámetro para tornillos número ocho o menores, para tuercas de acoplamiento de mazos de cables eléctricos y en otros lugares donde no resulte práctico usar un alambre de 0,032 pulgadas de diámetro. Coloque un alambre de seguridad todas las cabezas de pernos taladradas, tapones, tornillos, etc., excepto en aquellos con tuercas autotrabantes o arandelas de seguridad. Los pernos deben fijarse con alambres por parejas donde sea posible. Cuando esté montando de nuevo, asegúrese de reemplazar con alambres de seguridad nuevos donde se hayan quitado. Cuando instale un alambre de seguridad, asegúrese siempre de que el alambre se instala de tal forma que tienda a apretar las tuercas o los pernos que se están fijando, para que si las tuercas o los pernos comienzan a aflojarse el alambre de seguridad pueda tensarse. Los ejemplos que se muestran en la Figura 13.1 son para los tornillos de rosca derecha. Para las roscas a la izquierda, los lazos en la cabeza de los pernos o los tornillos tirarán en dirección opuesta. 13.14 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Figura 13.1 Métodos para colocar los alambres de seguridad 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.15 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar LIMPIEZA Para un funcionamiento satisfactorio es importante una limpieza correcta y completa de todas las piezas. Cuando pueda transcurrir un tiempo considerable entre la limpieza o la inspección y el rearmado, lubrique y coloque las piezas limpias en bolsas plásticas limpias para evitar la corrosión o la contaminación. Limpie los accesorios de acuerdo con la Tabla 13.11. Cuando utilice disolventes o soluciones recomendados para la limpieza o tratamiento de las piezas de la turbina, lleve máscaras, gafas y guantes. Evite la inhalación o el contacto con los disolventes o las soluciones. Los limpiadores de tipo de emulsión que usan disolventes de petróleo como líquido transportador, son peligros potenciales de incendio. Por lo tanto, observe las precauciones contra incendios. Observe las precauciones del fabricante para evitar daños personales cuando esté usando los materiales de limpieza sugeridos. DESENGRASE Desengrase con disolventes de petróleo, disolventes emulsivos o disolventes clorados. Utilice disolventes que cumplan con las Especificaciones Federales P-D-680, Tipo I o II (EE.UU.), o equivalentes, o como un pulverizador en un tanque de inmersión en una cabina exterior y ventilada. Sumerja, empape y agite las piezas, o pulverícelas a presión hasta quitarles el aceite y la grasa. Use un cepillo de cerda de fibra para eliminar la grasa pegada o depósitos de carbono blando. Pudiera ser necesario descarbonizar para eliminar el carbono duro. 13.16 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Los disolventes de petróleo tienen puntos de inflamación relativamente bajos. Su uso como pulverizadores los hace altamente inflamables. Se deben observar las precauciones contra incendios adecuadas. Se debe proteger al personal para que no inhale los vapores de pulverización. Tabla 13.11 Limpieza de los accesorios Pieza Método de limpieza Material de limpieza Colador de gas combustible Enfriador de aceite Lavado y enjuague. Disolvente Stoddard o equivalente. Bomba de aceite Presostato de aceite* Limpie con paños limpios, sin hilachas, empapados en disolvente. Disolvente Stoddard o equivalente. Conmutadores térmicos* Arrancador Excitatriz (de encendido)* Indicadores del panel de instrumentos Luces indicadoras Conmutadores y relés 2 Limpie con paños limpios, secos, sin hilachas. No use ningún disolvente Tuberías de combustible y de aceite Pcd Filtro de tubería Trampas de agua Filtro de gas combustible Enjuague con fuerza completamente y seque con aire comprimido. Disolvente Stoddard o equivalente. Bujía de encendido Inyectores de combustible Cepillo de alambre suave. * En los componentes eléctricos marcados con un asterisco, asegúrese de tapar los receptáculos eléctricos antes de limpiar para evitar la contaminación. Utilice disolventes de tipo emulsión que cumplan con la Especificación Militar MIL-S-11090A (EE.UU.) o equivalente, en cubas o tanques equipados con agitador, de forma que el movimiento del líquido ayude a soltar los depósitos de aceite, grasa y carbonilla blanda. Agite las piezas hasta que estén limpias, luego drénelas y enjuáguelas en agua caliente, o con agua fría de pulverización a presión. Después de enjuagar, seque las piezas inmediatamente usando 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.17 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar paños limpios y sin hilachas. Las piezas que no requieran descarbonización para eliminar el carbono duro, incrustaciones o corrosión, deben pulverizarse con una solución preventiva contra la corrosión de acuerdo a la Especificación Militar MIL-C-6529, Tipo III o equivalente. Los limpiadores emulsivos que utilizan disolventes de petróleo como líquido portador representan un riesgo de incendio. Mantenga al lado del tanque o la cuba una tapa que ajuste bien para sofocar cualquier principio de incendio. Se deben observar las precauciones contra incendios. Los limpiadores de tipo disolvente clorados (inhibidos con anilinas), que cumplen con la Especificación Militar MIL-T-7002 (EE.UU.) o equivalente, se utilizan normalmente en un tanque o cuba de laterales altos que pueda calentarse para vaporizar el limpiador; los laterales altos confinan los vapores en el recipiente. Suspenda o ponga en un casillero las piezas a limpiarse en el tanque o cuba, encima del disolvente calentado. Los vapores del disolvente, que se condensan en el metal frío de las piezas que se están limpiando, disuelven y eliminan los aceites y la grasa a medida que el disolvente drena del metal. Las piezas que no permiten un libre drenaje deben suspenderse o colocarse en casilleros de forma tal que puedan virarse para drenarlas completamente. Las piezas que se limpian por este método se secan al sacarlas del tanque y, a no ser que requieran descarbonización, debe pulverizarse con solución preventiva contra la corrosión de acuerdo a la Especificación Militar MIL-C-6529, Tipo III o equivalente. Los disolventes clorados se pueden pulverizar como un fluido sobre las piezas si la boquilla de pulverización y las piezas que se están limpiando se mantienen por debajo del nivel de vapor en el tanque. Después de haber parado la pulverización, mantenga las piezas en la zona de vapor durante 10 a 20 segundos adicionales para la limpieza final. 13.18 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO NOTA Las piezas o tubos de aleación de aluminio limpiados por este método deben ser sumergidos inmediatamente en un baño de solución de ácido crómico al 5%, de acuerdo con la Especificación Federal O-C-303, a 60C (140F) durante 20 minutos, luego deben enjuagarse con agua limpia a 82C (180F) durante otros 20 minutos para luego anodizarlos a fin de evitar la corrosión. No anodice ninguna pieza de aluminio que tenga insertos de acero, o tubería de aluminio que tenga tuercas de acoplamiento de acero. Pudiera comenzar una acción electrolítica erosionadora. TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE LAS PIEZAS DE ALUMINIO Siempre que las mellas y rasguños dañen el revestimiento de la superficie de anticorrosión de las piezas de aluminio, las piezas deben revestirse nuevamente. 1. Las piezas de aleación de aluminio que tienen superficies anodizadas, se enjuagarán en agua dulce. Trate las áreas dañadas usando una película química, Especificación Militar MIL-C-6529. Se puede usar ácido crómico como alternativa. 2. El período óptimo de reacción de la solución varía según la concentración, la temperatura ambiente y la temperatura del metal a tratar. Estas variantes determinan el tipo de revestimiento producido. Si el revestimiento es suave y se puede quitar polvo, o bien la solución es muy fuerte o el tiempo de reacción es muy largo. Disuelva la solución con agua. Si se forma poco o ningún revestimiento visible, aumente la concentración de la solución o el tiempo de reacción. DESCARBONIZACIÓN Se requieren máscaras, guantes y gafas siempre que se efectúe el chorreo con granalla suave o vapor. La descarbonización se utiliza para eliminar los depósitos de carbonilla dura mediante chorreo de 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.19 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar vapor o chorreo con granalla suave. Puede utilizarse el chorreo de vapor para eliminar la carbonilla dura o acumulaciones de plomo, corrosión e incrustaciones. Las piezas deben lavarse y secarse primero. Utilice granalla de un grado que no sea más gruesa de 325 y aire a presión con una boquilla de 100 lb/pulgada2. Mantenga la boquilla en movimiento; no la mantenga mucho tiempo en un solo lugar. Proteja las piezas aplicando una solución preventiva contra la corrosión de acuerdo a la Especificación Militar MIL-C-6529, Tipo III. No se permite descarbonizar internamente una turbina ensamblada. Consulte la especificación ES9-62 de Solar, revisión ’G’ de mayo de 1992. PAR DE TORSIÓN Cuando apriete los tornillos, pernos o tuercas durante la inspección o cuando sustituya las piezas o las repare, apriete el elemento al par de tensión aplicable que se indica en la Tabla 13.12. El par de torsión se basa en roscas limpias, secas y no dañadas sin el uso de compuesto antiagarrotante. Si se aprieta uno o más tornillos, pernos o tuercas de una serie, tal como en una serie de pernos alrededor de una brida o medio protector, todos los de esa serie deben apretarse al mismo par de torsión para evitar distorsión, daños o fugas. Utilice los valores de par estándar sólo cuando no se indiquen los valores de par de torsión especificados. Todos los valores son para roscas secas. Si se usan roscas lubricadas, no sobrepase el valor inferior de la gama de par de torsión dada. 13.20 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Tabla 13.12 Valores de par estándar Descripción Tamaño de rosca pulg-lb Tornillos, pernos y tuercas 8-32 10 a 15 1,1 a 1,7 Tornillos de cabeza 10-24 plana y ranurada 10-32 tornillos 1/4-28 15 a 20 20 a 25 35 a 50 1,7 a 2,25 2,25 a 2,8 3,9 a 5,7 Pernos y tuercas 10-24 10-32 1/4-20 1/4-28 5/16-24 3/8-16 3/8-24 7/16-20 2 -20 5/8-18 20 a 27 23 a 35 70 a 85 80 a 100 9 a 12 18 a 22 20 a 25 24 a 31 25 a 35 30 a 50 40 a 55 70 a 100 2,25 a 3,0 2,6 a 3,9 8,0 a 9,6 9,0 a 11,3 12,2 a 16,3 24 a 30 27 a 34 32,5 a 42 34 a 47,5 41 a 68 54 a 74 95 a 135 Manguera flexible, tuercas de acoplamiento de aluminio en herrajes de aluminio 7/16-20 9/16-18 3/4-16 7/8-14 1 1/16-12 1 5/16-12 1 5/8-12 40 a 65 80 a 120 12 a 16 16 a 29 25 a 41 60 a 80 80 a 100 4,5 a 7,3 9,0 a 13,5 16,3 a 22 23 a 39 34 a 56 81 a 108 108 a 135 Manguera flexible, tuercas de acoplamiento de acero en herrajes de acero 7/16-20 9/16-18 3/4-16 1 5/16-12 10 a 14 16 a 20 27 a 33 100 a 120 13,5 a 19 23 a 27 36,5 a 45 135 a 163 Tubo de acero sólido, o tuercas de acoplamiento de aluminio en herrajes de aluminio 7/16-20 9080 Par de torsión pies-lb 65 a 100 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. Nm 7,4 a 11,3 13.21 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar ACCESO A LA CABINA PARA EL DESMONTAJE DE COMPONENTES Los paneles de doble pliegue de la cabina del conjunto turbogenerador pueden abrirse para proporcionar acceso para desmontar los componentes principales. Consulte la Figura 13.2 mientras lee las siguientes instrucciones. Gire el conmutador de AUTO/INHIBIR del sistema de protección contra incendios a “INHIBIR” antes de abrir las puertas o los paneles de la cabina. No hacerlo puede provocar una descarga accidental del agente extintor de incendios. APERTURA DEL PANEL DE DOBLE PLIEGUE El siguiente procedimiento describe la apertura de un conjunto de paneles de doble pliegue. Repita el procedimiento para cada uno de los conjuntos de paneles de doble pliegue. 1. Abra las puertas de acceso (Figura 13.2) y entre a la cabina . NOTA Los enclavamientos de la puerta de acceso pueden accionarse desde afuera y adentro de la cabina. La manivela de enclavamiento interior le quitará el cerrojo a la puerta 13.22 2. Desde el interior de la cabina, quite la traba y desmonte las placas verticales de obturación (Figura 13.2) que cubren las uniones del panel de doble pliegue. 3. Quite la hilera de pernos (Figura 13.2) a lo largo de los extremos superior e inferior de cuatro paneles de doble pliegue. 4. Salga de la cabina y cierre y trabe la puerta de acceso. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO 5. Deslice el panel de doble pliegue, a lo largo de la guía de riel de nilón (Figura 13.2). 6. Cuando la guía del riel de nilón legue a una ranura de la pista, los paneles plegados se sueltan. 7. Fije los paneles de alguna forma, de manera que no se abran cuando la guía de riel de nilón se salga de la pista. No abra los paneles después de que se hayan sacado de la pista de guía. Figura 13.2 Puertas de acceso a la cabina 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.23 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar CIERRE DEL PANEL DE DOBLE PLIEGUE El siguiente procedimiento describe el cierre de un conjunto de paneles de doble pliegue. Repita el procedimiento para cada uno de los conjuntos de paneles de doble pliegue. 1. Empuje los paneles plegados hacia la posición abierta y coloque la guía de riel de nilón en la ranura de la pista. 2. Suelte los paneles plegados. 3. Observe la advertencia siguiente: Para evitar lesiones personales, mantenga la manos y los dedos lejos de las uniones de las puertas, ya que los paneles corren a lo largo de la pista y se unen. 13.24 4. Deslice los paneles de doble pliegue (Figura 13.2) a lo largo de la pista, hasta que los paneles estén completamente abiertos a lo largo del costado de la cabina. 5. Abra la puerta de acceso (Figura 13.2) y entre a la cabina. 6. Instale los pernos (Figura 13.2) a lo largo de los extremos superior e inferior de los cuatro paneles de doble pliegue. 7. Desde el interior de la cabina, fije las placas verticales de obturación (Figura 13.2) que cubren las uniones de los paneles de doble pliegue. 8. Salga de la cabina y cierre y trabe las puertas de acceso. 9. Reposicione el sistema de protección contra incendios. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Consulte los procedimientos del sistema de protección contra incendios en el Manual de operación y mantenimiento. PROCEDIMIENTOS DE MANTENIMIENTO PROGRAMADO GENERALIDADES Los siguientes procedimientos comprenden algunas de las tareas de servicio y mantenimiento programados que no están clasificadas como mantenimiento de sistemas o de componentes de sistemas. Otras tareas en esta categoría, tales como limpieza y reemplazo de coladores y filtros de tubería, reemplazo de bombas, válvulas, indicadores y tubos y tuberías relacionados, se considera que se explican por sí mismas y se han omitido con el objetivo de simplificar. FILTROS DE GAS COMBUSTIBLE La limpieza de los filtros de gas combustible se realiza con la turbina parada, mediante el siguiente procedimiento. (Consulte los métodos y el material de limpieza en el Manual de instrucciones de funcionamiento y mantenimiento (OMI)). Reemplazo del elemento filtrante 1. Cierre la válvula de corte manual proporcionada por el usuario ubicada corriente arriba del colador. El colador puede presionizarse con gas combustible a la presión de suministro. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.25 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar Antes de realizar el mantenimiento a cualquier componente en el sistema de combustible, los filtros deben purgarse de gas combustible. Para lograr esto, introduzca nitrógeno gaseoso en el filtro durante 80 segundos, como mínimo. Esto elimina el gas combustible en el filtro. 2. Abra con cuidado la válvula de venteo, ubicada en la parte superior de la caja del colador, para ventear la presión. 3. Quite el perno, y saque la placa de la tapa de la caja del filtro. 4. Quite el elemento filtrante. 5. Quite todas las partículas extrañas que queden en la caja del colador. 6. Instale un elemento filtrante nuevo. 7. Vuelva a colocar la placa de la tapa superior, y cierre la válvula de venteo. 8. Abra lentamente la válvula de corte manual. 9. Utilice una solución de jabón líquido para comprobar si hay fugas en la caja del filtro. FILTROS DE GAS PILOTO El mantenimiento de los filtros de gas se limita a la limpieza del elemento filtrante de la forma siguiente: 13.26 1. Cierre la válvula de corte manual proporcionada por el usuario ubicada corriente arriba de los filtros. 2. Afloje la tubería de salida para descargar la presión. 3. Extraiga los tornillos de la tapa del filtro. 4. Extraiga el cuerpo, las juntas, el tazón y el elemento. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO 5. Limpie el elemento filtrante con disolvente Stoddard o equivalente. Seque el filtro con aire comprimido limpio. 6. Limpie el tazón y la tapa del filtro. Arme el elemento filtrante en el tazón. 7. Reemplace las juntas y ensamble el tazón a la tapa. Apriete todos los tornillos. 8. Abra la válvula de corte manual, lentamente, y compruebe que el filtro no tenga fuga. INSPECCIÓN DEL INYECTOR DE COMBUSTIBLE (que no es SoLoNOx) 1. Desmonte las tuberías de suministro de combustible del cuerpo del inyector mediante la desconexión de la línea de combustible sujetada con tuercas abocinadas. Quite cuatro pernos y arandelas de seguridad en la brida de montaje del inyector. 2. Afloje el cuerpo del inyector de su asiento golpeando ligeramente con un mazo plástico u objeto blando, hasta que sienta que está suelto. Incline el inyector hacia atrás para separar la boquilla de la cúpula de la cámara de combustión. 3. Cuando esté afuera de la cúpula de la cámara de combustión, gire el cuerpo 180N. Incline el inyector hacia adelante y estire el conjunto en forma de L hacia afuera de la protuberancia de montaje. Saque y deseche las juntas. Inspección y limpieza 9080 1. Inspeccione todos los inyectores de combustible para ver si muestran señales de desgaste o deformación. 2. Reemplace los inyectores si están excesivamente dañados o deformados. 3. Utilice un cepillo de acero suave para limpiar el exterior, y un cepillo de alambre fino para limpiar el interior de los inyectores de combustible. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.27 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar Instalación 1. Instale juntas nuevas y monte los inyectores de combustible sobre las bridas de la carcasa de la cámara de combustión. 2. Instale pernos y arandelas de seguridad. Apriete usando los valores de par de torsión estándar. 3. Vuelva a instalar todos los conjuntos de tuberías desmontados durante el desarmado. Apriete las conexiones de tubos de acuerdo con los valores de par estándar. EXCITATRIZ DE ENCENDIDO La excitatriz de encendido (G340) se puede reemplazar sin probarla si se encuentra que está defectuosa. No obstante, si surgen problemas de encendido y se sospecha que sean debido a la bujía de encendido o la excitatriz de encendido, entonces la bujía de encendido y la excitatriz de encendido deben probarse. Las pruebas de la excitatriz deben realizarse sólo por personal calificado. Desmontaje 1. Quite la tapa de la caja de empalmes de la turbina. 2. Quite los conectores de entrada y salida de la excitatriz de encendido. 3. Quite los dos tornillos de montaje, las arandelas de seguridad y las tuercas. Quite la excitatriz de la caja de empalmes. Inspección 13.28 1. Inspeccione visualmente la excitatriz para ver si hay indicios de daños o corrosión. Limpie según se requiera. 2. Inspeccione visualmente el conector de entrada para ver si hay daños, clavijas dobladas o rotas y corrosión. Limpie y/o enderece las clavijas según se requiera. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO 3. Inspeccione visualmente el conector de salida para ver si hay daños, corrosión y cualquier signo de formación de arco o descarga a tierra. Limpie según se requiera. 4. Inspeccione el cable de entrada para ver si tiene daños y roturas en el aislamiento. 5. Inspeccione el cable de salida para ver si tiene daños, roturas en el aislamiento y cualquier indicio de cortocircuitos de alto voltaje o descargas a tierra. La excitatriz de encendido no tiene que sacarse para realizar una prueba si no hay atmósfera explosiva presente. Si se saca la excitatriz, el pie de montaje debe estar en una superficie a tierra. Pruebas 1. Quite la bujía de encendido del quemador de encendido y póngala en una superficie a tierra donde pueda verse. No pruebe la excitatriz de encendido y la bujía de encendido en una atmósfera explosiva. 9080 2. Conecte el cable de la bujía de encendido a la salida de la excitatriz de encendido. 3. Conecte 24 V CC a la clavija de las entradas de la excitatriz de encendido A (-) y B (+). © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.29 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar El borne "A" de la excitatriz de encendido debe conectarse al borne negativo (-) de una fuente de alimentación eléctrica de 24 V CC. 4. La bujía de encendido debe emitir una serie de fuertes chispas a un régimen de aproximadamente dos por segundo. 5. Desconecte la fuente de alimentación eléctrica de la excitatriz. 6. Instale de nuevo la bujía de encendido en el quemador de encendido. 7. Conecte el cable de la entrada de la excitatriz al conector de entrada de la excitatriz. 8. Si la bujía de encendido no emite una serie de chispas fuertes, se debe sustituir por otra bujía de encendido que se sepa que está en condiciones de servicio y repetir la prueba. 9. Si la bujía de encendido de reemplazo no emite una serie de fuertes chispas, la excitatriz está defectuosa y debe sustituirse. 10. Si la bujía de encendido de reemplazo funciona normalmente, la primera bujía de encendido está defectuosa y debe sustituirse. Instalación 13.30 1. Vuelva a instalar la excitatriz de encendido en la caja de empalmes y fíjela con dos tornillos de sujeción, arandelas de seguridad y tuercas. Apriete los tornillos a un par de torsión entre 35 y 50 pulg-lb. 2. Instale los cables de entrada y salida en las conexiones de la excitatriz. 3. Vuelva a instalar la tapa de la caja de empalmes. 4. Instale la bujía de encendido. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO BUJÍA DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR La separación del electrodo de la bujía de encendido (E340) debe verificarse y limpiarse periódicamente. El siguiente procedimiento proporciona información para verificar y probar la bujía de encendido. 1. Desconecte el conector eléctrico de la excitatriz de encendido de la bujía de encendido. 2. Quite la bujía de encendido del conjunto de quemador de encendido. 3. Limpie el electrodo de la bujía de encendido con un cepillo de alambre suave y verifique la separación. El entrehierro debe ser de 0,08 a 0,10 pulgadas. No pruebe la excitatriz de encendido y la bujía de encendido en una atmósfera explosiva. 4. Conecte el conector eléctrico de la excitatriz de encendido a la bujía de encendido. Conecte a tierra la bujía de encendido a una superficie de metal de la turbina de manera que se pueda ver el electrodo de la bujía de encendido. El borne "A" de la excitatriz de encendido debe conectarse al borne negativo (-) de una fuente de alimentación eléctrica de 24 V CC. 9080 5. Retire el conductor de entrada de la excitatriz de encendido y conecte una nueva fuente de alimentación eléctrica de 24 V CC separada a la excitatriz de encendido. Deben aparecer una serie de chispas fuertes en rápida sucesión cuando la excitatriz está activada. 6. Retire la fuente de alimentación eléctrica de 24 V CC y vuelva a conectar el conductor de entrada de la excitatriz de encendido. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.31 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO 7. Capacitación técnica de Solar Quite el conector eléctrico de la excitatriz de encendido de la bujía de encendido. Reemplace la junta e instale la bujía de encendido en el quemador de encendido. Conecte el conector eléctrico de la excitatriz de encendido a la bujía de encendido. CONJUNTOS DE MULTICABLE DE TERMOPAR Las termopares T5 están montadas alrededor de la carcasa posterior de la cámara de combustión. Extraiga, inspeccione, pruebe e instale las termopares T5 usando los siguientes procedimientos. Desmontaje 1. Desmonte la cubierta de la caja de empalmes T5. 2. Identifique y etiquete los conductores de termopares T5 en la caja de empalmes T5. 3. Desconecte los conductores de los termopares del módulo Flex I/O. 4. Desconecte las tuercas de unión del conducto del conjunto multicable de la termopar en la caja de empalmes T5. 5. Jale las uniones de los conductos y conductos de termopares fuera de la caja de empalmes T5. 6. Desconecte las abrazaderas del conjunto multicable del termopar donde sea necesario. 7. Quite dos pernos de la brida del termopar. El conjunto de termopar debe sacarse recto hacia afuera lentamente. Tenga sumo cuidado de no dañar la punta de la termopar. 13.32 8. Tire del conjunto de termopar recto hacia afuera de la lumbrera. 9. Quite la junta de la brida y deséchela. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Inspección y pruebas 1. Inspeccione las termopares, conjuntos multicables, y conductores de salida para detectar signos de erosión, alambres quebrados o torcidos, tubería aislante interrumpida, dentada o con perforaciones, u otros daños visibles. Reemplace todos los conjuntos de termopares dañadas. 2. Conecte un ohmímetro a los conductores de los termopares. La resistencia de la termopar no debería exceder unos ohmios. Reemplace el conjunto de termopar si se encuentra alta resistencia o un circuito abierto. 3. Conecte temporalmente los cables conductores de salida del termopar al módulo Flex I/O. Rote la llave selectora de DESCONEXIÓN/LOCAL/REMOTO a “LOCAL”. Utilice una fuente de temperatura de estilo vaina termométrica debidamente calibrada para aplicar el calor a cada termopar, mientras observa las lecturas de temperatura. Verifique una serie de puntos de temperatura a través de la gama de funcionamiento de los termopares para asegurarse de que el conjunto de termopares, el conjunto multicable, el módulo Flex I/O, el cable coaxial de salida y el módulo PLC estén funcionando correctamente. NOTA Si una fuente de temperatura calibrada no está disponible, es posible usar una pistola de calor para aplicar calor a la punta del termopar. No obstante, esta técnica solamente indicará la respuesta del termopar a la aplicación de calor, pero no la precisión de su calibración. 4. 9080 Si las lecturas de temperatura no siguen la trayectoria de la entrada de la temperatura correctamente, quite la termopar de la fuente de calor. Desconecte los cables conductores de salida de la termopar del módulo Flex I/O. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.33 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar 5. Conecte un simulador de termopar tipo "K" a las conexiones de entrada del módulo Flex I/O. Si no hay un simulador disponible, se puede usar una fuente calibrada de milivoltios. Seleccione una serie de entradas de temperatura (o milivoltios) mientras observa las lecturas de salida de temperatura. Si utiliza milivoltios, se proporcionan las tablas en el Manual de instrucciones de funcionamiento y mantenimiento (OMI) para la conversión de milivoltio/temperatura. 6. Si la trayectoria de la temperatura es la correcta, reinstale el termopar y el conjunto multicable. Si la temperatura no sigue una trayectoria correcta, siga un proceso de diagnóstico del módulo Flex I/O, del cable coaxial de salida y el circuito del módulo PLC. 7. Repita en todos los termopares. 8. Rote la llave selectora de DESCONEXIÓN/LOCAL/REMOTO a la posición “DESCONEXIÓN”. Instalación 13.34 1. Instale una nueva junta en la brida de la lumbrera del termopar, luego inserte con cuidado los termopares en la lumbrera, invirtiendo el procedimiento de desmontaje. 2. Instale los dos pernos, las tuercas y las arandelas en cada uno de los adaptadores de termopar. Apriete las tuercas. 3. Apriete los pernos a los valores de par de torsión estándar que se muestran en la Tabla 13.12. 4. Instale las abrazaderas del conjunto multicable del termopar. 5. Inserte los conductores del termopar y la unión de conductos del conjunto multicable en la caja de empalmes de temperatura T5. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO 6. Instale la tuerca de unión de conductos del conjunto multicable de la termopar en la caja de empalme de temperatura T5, y apriete según corresponda. 7. Vuelva a conectar los conductores del termopar al módulo Flex I/O. 8. Repita en todos los otros termopares. 9. Quite las etiquetas de los conductores de los termopares, y vuelva a instalar la tapa a la caja de empalmes de temperatura T5. 10. Inserte los cables de termopar a través del codo de la caja de salida y apriete el acoplamiento del conector. Conecte los cables a la tira de bornes. 11. Repita el procedimiento en todos los conjuntos multicables de termopar. Reemplace la tapa de la caja de salida. TOMAS MAGNÉTICAS DE VELOCIDAD DE LA TURBINA El siguiente procedimiento proporciona información sobre el desmontaje, la inspección y el reemplazo de las dos tomas magnéticas de velocidad de la turbina. Desmontaje 1. Afloje el acoplamiento en el conducto flexible cerca de la toma magnética. 2. Afloje la contratuerca y desenrosque la toma de la caja de la unidad de engranajes de reducción Tenga cuidado de no doblar o dañar el conjunto de conducto flexible. NOTA Una toma magnética está ubicada en el lado del arrancador de la unidad de engranajes de reducción. La otra está instalada en la carcasa del compresor de la turbina de gas. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.35 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar Inspección 1. Quite todas las partículas de acero que puedan estar adheridas a la punta de la pieza polar. Limpie la punta y las roscas para quitarles la película de aceite. 2. Examine la punta de la pieza polar para asegurarse de que no se haya producido ningún daño como resultado del contacto físico con el engranaje giratorio (eje). 3. Pruebe la punta de la pieza polar con un objeto de hierro o acero (que no sea de acero inoxidable) para verificar las propiedades magnéticas de la punta. Instalación 1. Verifique que la parte superior de un diente del engranaje esté directamente debajo del orificio, instale la toma y apriete con la mano hasta que se haga contacto con la parte superior del diente del engranaje. 2. Dé una vuelta hacia atrás (0,055 pulgada) a la toma. NOTA Es necesario un mínimo de tres cuartos de vuelta para tener una holgura mecánica adecuada bajo condiciones de funcionamiento. 3. Evite que la toma gire y apriete la tuerca de seguridad. FILTRO DOBLE DE ACEITE LUBRICANTE Los elementos filtrantes se pueden cambiar cuando la presión diferencial del filtro indica que necesita mantenimiento, cada vez que el aceite se cambia o a los intervalos de mantenimiento especificados. El conjunto turbogenerador se diseñó para funcionar mediante el uso de un filtro de aceite lubricante principal a la vez, por lo tanto, el mantenimiento de los filtros se puede efectuar durante el funcionamiento de la turbina o cuando la turbina no esté funcionando. Es 13.36 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO preferible parar la unidad, y dejar que termine el ciclo de poslubricación antes de proceder al mantenimiento. Esta disposición también permite arrancar la turbina, si es necesario, mientras se están reemplazando los elementos filtrantes. La indicación más confiable de la necesidad de reemplazar el elemento filtrante será un aumento en la presión diferencial del filtro. Si no se actúa ante esta indicación, la presión diferencial continuará aumentando hasta que se active el circuito de alarma. Esta es una indicación positiva de que los elementos filtrantes necesitan ser reemplazados. Reemplace el juego de elementos filtrantes, utilizando el juego de mantenimiento del filtro de aceite apropiado, y siga el procedimiento descrito a continuación. Desmontaje de los elementos filtrantes 1. Abra la válvula manual de igualación de presión entre los filtros, y espere unos cuantos minutos para cerciorarse de que el filtro de reserva esté lleno de aceite. 2. Haga funcionar la válvula de transferencia del filtro de aceite lubricante, para desviar el flujo de aceite del filtro que requiere que se reemplace el elemento hacia el filtro acompañante limpio. 3. Cierre la válvula manual de igualación de presión entre los filtros. El aceite lubricante puede estar caliente, y podría salpicar bajo presión. Tome las precauciones adecuadas de protección personal. 4. 9080 Conecte la manguera de drenaje o coloque un recipiente adecuado debajo de la salida de drenaje. Quite la tapa de la tubería de drenaje, y abra la válvula manual de drenaje del filtro en el cuerpo de filtro al cual se le está dando mantenimiento. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.37 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar 5. Abra la válvula manual de purgado del filtro en el cuerpo de filtro al cual se le está dando mantenimiento, y drene el aceite por completo. 6. Afloje la abrazadera de banda y la tuerca. NOTA No quite la tapa del filtro hasta que esté seguro de que el cuerpo de filtro se haya drenado completamente. Si la quita prematuramente, puede ocasionar un derrame excesivo de aceite. 7. Quite la tapa del filtro y el sello "O". Deseche el sello "O". 8. Quite el elemento filtrante, y colóquelo en un receptáculo adecuado. 9. Limpie la tapa del filtro y la caja del filtro. 10. Disponga del filtro usado en la forma aprobada para la eliminación de materiales de desecho peligrosos. Instalación del elemento filtrante 13.38 1. Instale un elemento filtrante nuevo. Instale un sello "O" nuevo en la tapa del cuerpo de filtro. Afiance la tapa en el cuerpo de filtro, mediante la abrazadera de banda. Apriete firmemente la tuerca de la abrazadera de banda. 2. Reemplace la tapa de la tubería de drenaje. 3. Abra lentamente la válvula manual de igualación de presión entre los filtros, para permitir que el aceite transfiera hacia el cuerpo de filtro. Cierre la válvula manual de purgado del filtro cuando fluya una corriente constante de aceite de la misma. No cierre la válvula hasta que todo el aire haya salido del filtro. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO NOTA Si la turbina no está funcionando, haga funcionar la bomba de aceite de pre/poslubricación en control manual para obtener el flujo de aceite. 4. Busque los indicios de fuga en el cuerpo de filtro al cual se le dio mantenimiento. Cierre la válvula manual de igualación de presión entre los filtros. Si se han notado fugas, investigue el motivo y corríjalas. LIMPIEZA DEL COMPRESOR DE LA TURBINA GENERALIDADES Durante el funcionamiento normal, la sección del compresor de una turbina de gas se ensuciará debido a la contaminación de las partículas en suspensión en el aire. Las materias contaminantes típicas son aceite, sal y partículas de tierra que se adhieren al rotor del compresor y a los álabes fijos de los estatores. Antes de la limpieza del compresor, se debe determinar cuál es la fuente de los materiales de contaminación y, si es posible, se debe eliminar. La contaminación puede ser ocasionada por un filtrado deficiente de aire, fugas de aceite hacia la entrada de aire del compresor y la neblina de aceite del venteo del tanque de aceite que entra en el flujo de aire de entrada. El exceso de contaminación en el compresor puede ser la causa de que la turbina no se acelere hasta su plena velocidad, la falta general de aceleración, la condición de bombeo en el compresor, la inhabilidad de la turbina para desarrollar una potencia de salida máxima, la pérdida de presión Pcd o un aumento en la temperatura (T5) de la turbina. Siempre que aparezca cualquiera de estos síntomas o cuando los procedimientos de localización de averías recomienden una limpieza del compresor, siga los procedimientos de limpieza apropiados También se debe limpiar el compresor siempre que la presión Pcd disminuya por debajo del 5 por ciento o más por debajo de la nueva presión de línea de base establecida cuando se arrancó la unidad por primera vez en el emplazamiento. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.39 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar Cuando se limpia el compresor se remueven depósitos del rotor y de los álabes fijos de los estatores para restaurar el funcionamiento de la turbina. El agente limpiador (determinado por el tipo y grado de contaminación) se aspira a través de la admisión de aire. Es importante que el agente limpiador llegue a todas las piezas del compresor para que se limpien todos los álabes. Debe haber un mínimo de 96 horas de funcionamiento entre los ciclos para limpieza en giro de la turbina sucesivos, y 24 horas de funcionamiento entre los ciclos de limpieza en línea. La necesidad de tener ciclos de limpieza más frecuentes indica un nivel inaceptablemente alto de ingestión de materias contaminantes. La fuente de esta contaminación debe investigarse y corregirse, cuanto antes. Si la fuente no es externa, podría indicar un problema con la turbina. EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO Se lleva a cabo una evaluación mediante el uso de los parámetros de rendimiento establecidos en el Manual de instrucciones de funcionamiento y mantenimiento (OMI) para determinar la necesidad y frecuencia de la limpieza del compresor de la turbina. Se debe realizar la limpieza del compresor de la turbina cuando la tendencia del valor del porcentaje de cambio se aproxima al 5 por ciento de la línea de base o de las lecturas finales de la última limpieza del compresor de la turbina. Los factores más críticos de la evaluación del rendimiento son: 13.40 • Potencia de salida de la turbina • Temperatura T5 de la turbina • Indicador de presión de descarga del compresor de la turbina • Temperatura ambiente © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO MÉTODOS DE LIMPIEZA Hay dos métodos aprobados de limpieza del compresor: 1. Lavado con agua:Para lavado periódico cuando la turbina ha funcionado en una atmósfera polvorienta o salina, pero no está contaminada con depósitos de aceite o de cera. 2. Limpieza con disolvente:Para usarse cuando los álabes del compresor se contaminan con depósitos de aceite o de cera. Estos métodos pueden aplicarse en uno de dos modos de funcionamiento 1. Limpieza en modo de giro: Se instala como equipo estándar. Este sistema de limpieza es el método más efectivo para eliminar depósitos en la vía de aire del compresor. La corriente de desperdicios producida por el procedimiento de limpieza se descarga principalmente a través de las lumbreras de drenaje de la turbina. 2. Limpieza en línea: Es un equipo opcional para complementar el sistema de limpieza en modo de giro. Su objetivo consiste en limpiar el compresor de la turbina con regularidad, reduciendo así la acumulación de depósitos en el compresor. Este sistema mantiene la limpieza del compresor durante períodos más prolongados entre los ciclos de limpieza en modo de giro. No se recomienda la limpieza en línea en un medio ambiente cargado de sal. Aunque tanto el lavado con agua como la limpieza con disolventes puede hacerse ya sea en el modo de giro o en el modo en línea, la limpieza en línea no deberá hacerse a bajas temperaturas ambiente. En el modo de giro, el arrancador hace girar la turbina, a la máxima velocidad, con los sistemas de combustible y de encendido desactivados. La limpieza en línea puede hacerse cuando la turbina está funcionando a una velocidad constante entre en vacío y la velocidad de 100%. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.41 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar A continuación se analizan los procedimientos típicos de limpieza, pero consulte los procedimientos de limpieza apropiados en el Manual de instrucciones de funcionamiento y mantenimiento (OMI) en específico para su instalación. Lavado con agua Existen dos métodos de lavado con agua para limpiar la turbina de contaminantes solubles en agua: el lavado con agua a temperatura ambiente normal y el lavado con agua a baja temperatura ambiente. Lavado con agua a temperatura ambiente normal El lavado con agua estándar a temperatura ambiente se usa a temperaturas superiores a 4C (39F) para quitar las materias contaminantes solubles en agua, tales como sales, productos químicos, polvo u otras sustancias no grasas ni cerosas de la vía aerodinámica principal. Lavado con agua a temperatura ambiente baja El lavado con agua a baja temperatura ambiente se usa con temperaturas de 4C a -20C (+39F a -22F), y se puede realizar solamente en el modo de giro. La solución de limpieza para el lavado con agua a baja temperatura ambiente es una mezcla de partes iguales, por volumen, de agua y etilenglicol o alcohol isopropílico, ambos cumplen la especificación ES 9-62 de Solar. No es aceptable el uso de productos anticongelantes comerciales o automotrices. El uso de dichos productos puede dañar de manera grave las turbinas de gas fabricadas por Solar Turbines. Calidad del agua Las normas en cuanto a la calidad del agua se definen en la especificación ES9-62 de Solar, (especificación de limpieza por ingestión). El uso de agua dura puede 13.42 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO traer como resultado la contaminación del compresor debido a los depósitos de sólidos en los herrajes de afianzamiento. Limpieza con disolventes El método de limpieza con disolvente se usa para quitar sustancias grasas o ceras. Hay dos categorías de medio de limpieza. Se puede usar cualquier medio, dependiendo de la disponibilidad y la preferencia del usuario: • Soluciones de limpieza disponibles comercialmente • Queroseno emulsificado y agua (para limpieza en modo de giro solamente) Soluciones de limpieza disponibles comercialmente Las soluciones de limpieza disponibles comercialmente no deben sobrepasar los límites de contenido químico especificados en la especificación ES9-62 de Solar. Una lista de los soluciones de limpieza disponibles comercialmente aprobadas por Solar se proporciona en el Anexo 1 a la especificación. Soluciones de queroseno emulsificado/agua Una mezcla emulsificada de queroseno y agua o de combustible diesel y agua se puede usar como una solución de limpieza en giro de turbina únicamente. Esta mezcla se formula mezclando combustible diesel de acuerdo con la especificación MIL-F-16884, y agua que cumpla con los requisitos de la especificación ES9-62, con un emulsificador según la especificación MIL-D-16791 Tipo II. Esta mezcla final deberá mezclarse completamente, para obtener una solución que se pueda rociar. La relación de mezclado deberá ser la recomendada por el fabricante del emulsificador, pero la cantidad del emulsificador en la mezcla no deberá sobrepasar el 5% del total de la mezcla, por peso. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.43 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar Figura 13.3 Sistema instalado para el lavado con detergente de la turbina EQUIPO DE LIMPIEZA El sistema de lavado con agua en el modo de giro es una función estándar en todas las turbinas, mientras que el sistema de lavado con agua en línea es un característica opcional que se puede agregar para complementar el sistema en el modo de giro. El múltiple de lavado con agua en el modo de giro y el múltiple en línea son dos conjuntos tubulares separados ubicados en el conducto de entrada de aire. Equidistantes entre sí, las boquillas atomizadoras de los conjuntos expiden una fina niebla a la corriente de aire de alta presión. La niebla no interfiere con la 13.44 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO aerodinámica del compresor. El agua o el disolvente se introduce en los múltiples desde una fuente externa, a través de dos conectores de desconexión rápida separados ubicados en el costado del bastidor de base, uno para la limpieza en línea y el otro para la limpieza en el modo de giro. Cada circuito de múltiple incluye una válvula accionada eléctricamente para controlar el flujo intermitente de líquido. No debe utilizarse el múltiple del modo de giro para la limpieza en el modo en línea. Una varilla portátil de rociado se provee con el sistema de lavado con agua en el modo de giro. Se puede utilizar para preimpregnar las primeras etapas del compresor, rociando a través de los paneles laterales del conducto de entrada de aire, antes de utilizar el sistema del modo de giro. También se puede utilizar para limpiar los conductos de entrada de aire corriente arriba de los múltiples de rociado, y limpiar las áreas exteriores de la turbina. Tanque móvil (Rochem) El tanque móvil Rochem es una función opcional que se suministra con frecuencia para una instalación. El tanque móvil es un recipiente horizontal de acero inoxidable de inyección de presión montado en una carretilla de cuatro ruedas. El tanque requiere ser presionizado por un suministro de aire comprimido suministrado por el cliente mientras se usa, y viene completo con los siguientes herrajes de afianzamiento: 9080 • Válvula de alivio de presión. • Válvulas de bola de entrada de aire en el modo de giro y de aire en el modo en línea, agua y productos químicos con válvulas de retención. • Coladores en "Y" de aire, agua y productos químicos con inserto de 100 micras. • Conexión de salida de fluido de lavado con válvula de bola. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.45 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar • Colador en "Y" del filtro de salida de fluido de lavado con inserto filtrante de 100 micras • Drenaje con válvula de bola. • Venteo con válvula de bola. • Medidor de nivel magnético con cuadrante. • Orificio manual para inspección y limpieza. • Placa con instrucciones de funcionamiento impresas. • Manguera de servicio pesado, resistente a los químicos, de 15 pies, con boquilla hembra de desconexión rápida en cada extremo. (Las desconexiones rápidas se usan para la conexión entre el tanque de inyección y el aro del múltiple del modo en línea de la turbina y la conexión entre el tanque de inyección y el aro del múltiple del modo de giro de la turbina y el suministro de agua/productos químicos). • Manguera de servicio pesado de 15 pies con boquilla hembra de desconexión rápida en cada extremo para suministrar aire al tanque. • Acopladores machos de desconexión rápida para las fuentes de aire, agua y químicos; entradas de tanque (aire para modo en línea, aire, agua y químicos para modo en giro); salida de tanque y entradas al múltiple (modos en línea y en giro). • Varilla portátil de rociado. Tanque estacionario (Rochem) Un tanque estacionario es otra función opcional que en ocasiones se suministra. Incluye todas las funciones del tanque móvil, excepto las ruedas y las mangueras. Este tanque está conectado mediante tuberías a los múltiples de lavado con agua/en modo en giro y modo en línea en una posición fija. 13.46 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO LIMPIEZA DEL COMPRESOR EN EL MODO DE GIRO La limpieza de la turbina con giro libre se realiza cuando el compresor de la turbina es rotado por el sistema de arranque. Se debe parar la turbina y permitir que se enfríe antes de iniciar los procedimientos de preparación. La siguiente información es típica solamente. Consulte el procedimiento de limpieza específico en el Manual de instrucciones de funcionamiento y mantenimiento (OMI) para su instalación. Preparativos para la limpieza en giro libre 1. Pare la turbina y deje que se enfríe. Antes de la limpieza, la temperatura de la carcasa de la turbina no debe sobrepasar los 65C (149F). Se requiere un mínimo de ocho horas para permitir que la turbina se enfríe lo suficiente antes de realizar el procedimiento de limpieza. 2. Separe y tape las tuberías de purgado de la caja del difusor del compresor. 3. Presionice la tubería del aire de sello aplicando aire comprimido seco y limpio a aproximadamente 40 lb/pulgada2. OCURRIRÁ UNA FALLA CATASTRÓFICA DE LA TURBINA si los cojinetes no tienen la presión de aire de sello correcta mientras la turbina gira. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.47 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar 4. Separe la tubería de presión de descarga del compresor que va al control de combustible, si corresponde. 5. Quite el tapón de drenaje del quemador del cuerpo del quemador. Desconecte la tubería de drenaje corriente arriba de la válvula solenoide de drenaje del quemador. 6. Quite el tapón de drenaje del quemador del cuerpo del quemador. 7. Desconecte las tuberías de drenaje de la cámara de combustión, del colector del escape y de la entrada de aire en las conexiones de las válvulas de retención. 8. Conecte una manguera flexible de drenaje y un recipiente en cada una de las tuberías de drenaje. 9. Gire la llave selectora de DESCONEXIÓN/LOCAL/REMOTO a la posición de "LOCAL". 10. Desmonte los paneles laterales del conjunto de la entrada de aire. Una vez desmontados los paneles de entrada de aire, el aire será aspirado del interior de un edificio cerrado, lo que creará una diferencia de presión en las paredes y el techo si el edificio no tiene ventilación. Los artículos sueltos que pudieran ser ingeridos por accidente deben sacarse del área. Se deben vaciar los bolsillos y asegurar los artículos de ropa sueltos. 11. 13.48 Quite la malla de la entrada de aire de la turbina, y limpie la garganta de la turbina y los álabes directores variables de la primera etapa, utilizando la varilla portátil de rociado. Vuelva a instalar la malla © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO 12. Para preparar la turbina para el CICLO DE GIRO DE PRUEBA, oprima momentáneamente el botón pulsador de REPOSICIÓN ubicado en el panel de empalme del anunciador digital. Si no hay fallas en el sistema, se apagarán las lámparas de resumen de alarma y de parada y no habrá mensajes en la pantalla de visualización. Procedimiento de limpieza en el modo de giro 1. Cierre todas las válvulas del tanque de inyección neumática. 2. Conecte la manguera de suministro a la fuente de agua desionizada y la conexión de la válvula de entrada de agua del tanque de inyección neumática. 3. Abra la válvula de venteo del tanque de inyección neumática y la válvula de entrada de agua, y llene el tanque con la cantidad requerida de agua desionizada (Referencia ES9-62) 4. Cierre la válvula de entrada de agua del tanque, y desconecte la manguera de suministro. 5. Vuelva a conectar la manguera de suministro entre la fuente de productos químicos (disolvente) y la entrada de productos químicos del tanque. 6. Abra la válvula de entrada de productos químicos del tanque y llene el tanque con la cantidad requerida de disolvente (Referencia ES 9-62). NOTA La alimentación de disolventes al tanque de inyección se debe bombear a través de la manguera de transferencia de productos químicos. Se requiere una presión positiva desde la fuente para superar las restricciones en las conexiones de entrada. 7. 9080 Cierre la válvula de entrada de productos químicos del tanque, y desconecte la manguera de suministro. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.49 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar 8. Conecte la manguera de aire entre la fuente de aire comprimido y la entrada de aire del modo de giro del tanque. Asegúrese de que el regulador en la entrada de aire del modo de giro está ajustado en la gama especificada en el Manual de instrucciones de funcionamiento y mantenimiento (OMI). 9. Conecte una manguera de suministro entre la conexión de salida del fluido de lavado del tanque y la entrada del múltiple de lavado con agua en el modo de giro, ubicada en el patín. 10. Cierre la válvula de venteo del tanque, y abra la válvula de entrada de aire del modo de giro y presionice el tanque a la presión de trabajo normal especificada en el Manual de instrucciones de funcionamiento y mantenimiento (OMI). Deje abierta la válvula de entrada de aire del modo de giro del tanque mientras dure la limpieza en el modo de giro para mantener un flujo y presión de inyección uniformes. Compruebe la temperatura de la carcasa en la sección del compresor de la turbina. No debe sobrepasar los 65C (149F). puede ocurrir una avería en la turbina si no se realizan los procedimientos de preparación. 13.50 11. Verifique que los procedimientos de preparación se terminen antes de comenzar la limpieza con fluido en el modo de giro. 12. Haga girar la turbina obteniendo acceso a la pantalla de visualización de RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO, y pulsando la tecla de función de MODO DE GIRO correspondiente. 13. Verifique que la presión del aceite de prelubricación alcance el valor preestablecido programado en el sistema de control. Consulte el diagrama esquemático hidromecánico para obtener el valor de presión específico. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO 14. Verifique que la turbina haya alcanzado la velocidad máxima de giro, luego abra la válvula de salida de fluido del tanque para comenzar la limpieza de la turbina en el modo de giro (7-9 galones por minuto). 15. Después de completar la inyección de limpiador en el modo en giro: a. Detenga el giro de la turbina obteniendo acceso a la pantalla de visualización de RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO y pulsando la tecla de función DESCONEXIÓN DE GIRO. b. Deje abierta la válvula de entrada de aire del modo de giro durante dos o tres minutos, para permitir purgar la tubería de aire. c. Cierre la válvula de entrada de aire al tanque del modo de giro, mantenga abierta la válvula de salida de fluido del tanque y deje que la presión en el tanque caiga a entre 10 y 20 lb/pulgada2 manométricas. d. Cierre la válvula de salida de fluido del tanque. e. Abra lentamente la válvula de venteo del tanque y déjelo ventear hasta que se reduzca a la presión atmosférica. NOTA Cada ciclo de limpieza debe tomar aproximadamente de cuatro a diez minutos. Si lleva un tiempo apreciablemente más largo, compruebe el filtro de salida del tanque o las boquillas de inyección en busca de posibles bloqueos. Si lleva un tiempo notablemente menor, compruebe todas las conexiones en busca de posibles fugas. 16. 9080 Se recomienda realizar un enjuague con agua de 15 a 30 minutos aproximadamente después de la terminación de una limpieza con productos químicos en el modo de giro, en la forma siguiente: © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.51 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar a. Conecte de nuevo una manguera de suministro entre la fuente de agua desionizada y la válvula de entrada de agua del tanque. b. Abra la válvula de entrada de agua del tanque, y llene el tanque con la cantidad requerida de agua desionizada (14-18 galones). c. Cierre la válvula de entrada de agua del tanque y la válvula de venteo, y desconecte la manguera de suministro. d. Repita los pasos 9 al 16. e. Repita según sea necesario hasta que salga agua limpia en los drenajes. 17. Desconecte la manguera de aire y la manguera de aire de la bobina, y cuélguelas en el casillero de las mangueras del tanque. 18. Desconecte la manguera de alimentación y la manguera de alimentación de la bobina, y cuélguelas en el casillero de las mangueras del tanque. 19. Inspeccione los álabes directores de entrada (IGV) y los álabes de la primera etapa del compresor para ver si hay indicios de contaminación, y si el compresor está limpio, prosiga con el procedimiento de preparación de la turbina posterior a la limpieza. Si todavía hay materias contaminantes presentes, repita los pasos del 2 al 19 anteriores. Procedimiento de limpieza posterior a la limpieza en el modo de giro 13.52 1. Vuelva a armar todos los equipos de la turbina que se desmontaron antes de realizar el ciclo de limpieza, aplicando los pares de torsión correctos tal como se especifica en la Tabla 13.12. 2. Verifique la turbina para asegurarse de que está lista para el arranque. Consulte las instrucciones de funcionamiento en la guía del operador de sistemas. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO 3. Arranque la turbina y hágala funcionar a carga plena (o a la máxima condición de funcionamiento permitida) durante una hora para permitir que la temperatura de la turbina se estabilice. 4. Evalúe el rendimiento de la turbina según las instrucciones de la especificación ES 9-62 de Solar para verificar que el factor de contaminación ha descendido por debajo del valor de cinco. Si el rendimiento no ha mejorado entre limpiezas sucesivas, consulte el Manual de instrucciones de funcionamiento y mantenimiento con respecto a nuevas acciones recomendadas. Procedimiento de limpieza en línea NOTA No se debe considerar la limpieza en línea como un sustituto del lavado en el modo de giro. La limpieza en línea puede proporcionar un beneficio de rendimiento significativo al extender el tiempo de funcionamiento entre los lavados en el modo de giro, reduciendo el tiempo de interrupción de funcionamiento innecesario. 9080 1. Asegúrese de que la turbina se haya estabilizado a la velocidad de funcionamiento. 2. Cierre todas las válvulas del tanque de inyección neumática. 3. Conecte la manguera de suministro a la fuente de agua desionizada y la conexión de la válvula de entrada de agua del tanque de inyección neumática. 4. Abra la válvula de venteo del tanque de inyección neumática y la válvula de entrada de agua, y llene el tanque con la cantidad requerida de agua desionizada (16 galones). 5. Cierre la válvula de entrada de agua del tanque, y desconecte la manguera de suministro. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.53 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO 13.54 Capacitación técnica de Solar 6. Vuelva a conectar la manguera de suministro entre la fuente de productos químicos (disolvente) y la entrada de productos químicos del tanque. 7. Abra la válvula de entrada de productos químicos del tanque y llene el tanque con la cantidad requerida de disolvente (4 galones). 8. Cierre la válvula de entrada de productos químicos del tanque, y desconecte la manguera de suministro. 9. Conecte la manguera de aire entre la fuente de aire comprimido y la entrada de aire en línea del tanque. Asegúrese de que el regulador en la entrada de aire en línea está ajustado en la gama especificada en el Manual de instrucciones de funcionamiento y mantenimiento (OMI). 10. Conecte la manguera de suministro entre la conexión de salida de fluido de lavado del tanque y la entrada del múltiple de lavado con agua en línea, ubicada en el patín. 11. Entre a la pantalla de visualización de RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO y pulse la tecla de función de CONEXIÓN DE LAVADO EN LÍNEA. 12. Abra la válvula de salida de fluido del tanque y comience la limpieza de la turbina en línea. 13. Utilice todo el fluido en el tanque. 14. Después de completar la inyección de limpiador en el modo en giro: a. Deje abierta la válvula de entrada de aire en línea durante dos o tres minutos, para permitir purgar la tubería de aire. b. Cierre la válvula de entrada de aire en línea, mantenga abierta la válvula de salida de fluido del tanque, y deje que la presión del tanque descienda a entre 20 y 30 lb/pulg2 manométricas. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO c. Entre a la pantalla de visualización de RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO y pulse la tecla de función de CONEXIÓN DE LAVADO EN LÍNEA. d. Cierre la válvula de salida de fluido del tanque, y desconecte la manguera de suministro. e. Abra lentamente la válvula de venteo del tanque y déjelo ventear hasta que se reduzca a la presión atmosférica. NOTA El ciclo de limpieza en línea debe tomar aproximadamente de seis a quince minutos. Si lleva un tiempo apreciablemente más largo, compruebe el filtro de salida del tanque o las boquillas de inyección en busca de posibles bloqueos. Si lleva un tiempo apreciablemente menor, compruebe todas las conexiones en busca de posibles fugas. 15. 9080 Se recomienda realizar un enjuague con agua durante aproximadamente 20 minutos después de terminar la limpieza con productos químicos en línea de la forma siguiente: a. Conecte de nuevo una manguera de suministro entre la fuente de agua desionizada y la válvula de entrada de agua del tanque. b. Abra la válvula de entrada de agua del tanque y la válvula de venteo, y llene el tanque con la cantidad requerida de agua desionizada. c. Cierre la válvula de entrada de agua del tanque y la válvula de venteo, y desconecte la manguera de suministro. d. Repita los pasos 3 al 7. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.55 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar NOTA El ciclo de enjuague con agua de limpieza en línea debe tomar aproximadamente de tres a ocho minutos en llevarse a cabo. 16. Desconecte la manguera de aire, enrósquela, y cuélguela en el casillero de mangueras del tanque. 17. Desconecte la manguera de suministro, enrósquela y cuélguela en el casillero de mangueras del tanque. 18. Compare las cifras de rendimiento de la turbina con las registradas antes del lavado, y verifique que el factor de contaminación haya disminuido por debajo del valor del cinco por ciento. ENDOSCOPIO INSPECCIÓN CON ENDOSCOPIO La inspección con endoscopio es un medio de examinar de forma visual los componentes internos de la turbina sin la necesidad de un despiece mayor. Para facilitar el acceso, las aberturas creadas después de quitar ciertos componentes externos de la turbina permiten una inspección completa. La turbina está dividida en las siguientes cuatro secciones principales y grupos de componentes: COMPRESOR DE LA TURBINA • Sección delantera del compresor • Sección posterior del compresor Difusor del compresor CARCASA DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN • Inyectores de combustible • Termopares T5 DIFUSOR DEL ESCAPE 13.56 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO La línea de base de la condición mecánica de la turbina se inicia en el campo manteniendo un registro de endoscopio después del arranque inicial. Las inspecciones regulares determinarán el grado de cambio y ayudarán a detectar de forma temprana los problemas en desarrollo. Todos los hallazgos, incluso si se consideran normales, deben registrarse. En varias tablas y figuras se muestran y enumeran los componentes de los conductos de aire comprimido, los conductos de aire de enfriamiento y los conductos de gas de la cámara de combustión. El registro de los hallazgos en una copia de las tablas le permitirá al usuario mantener un registro de la condición mecánica de la turbina. Las áreas en gris en la tabla no se aplican al área que se está observando. Para la inspección con endoscopio de piezas y áreas no incluidas en la explicación se seguirán las mismas normas generales. Las figuras identifican las ubicaciones y el grado de referencia desde una vista en 360/0 grados con punto fijo superior con vista hacia adelante. Las figuras adicionales muestran una vista en corte interna que ilustra los componentes a ser inspeccionados con el endoscopio. EQUIPOS Y ACCESORIOS DEL ENDOSCOPIO Para la inspección del conducto de gas de la turbina se utiliza una combinación de endoscopios rígido y flexible. Existen varias herramientas especiales que se pueden utilizar para realizar una inspección endoscópica de la turbina. El mínimo de herramientas requeridas está incluido en una lista en el manual de funcionamiento y mantenimiento. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.57 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar Figura 13.4 Juego de inspección con endoscopio FT61060-700 Figura 13.5 Juego de cámara de 35 mm FT61070-10 13.58 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO ANÁLISIS Y EVALUACIÓN Es necesario realizar un análisis y evaluación de los componentes de la turbina para inspeccionar las causas de la degradación en el rendimiento y los diferentes tipos de daño mecánico. No todos los daños requieren de mantenimiento mayor inmediato. La severidad del daño a un componente puede variar de "ninguno" a "considerable" “Ninguno" no tiene clasificación de severidad, “ligero” tiene la clasificación de severidad II, y “considerable” tiene una clasificación de 1. La severidad de daño I requiere acción. Comuníquese con el Depto. de Atención al Cliente de Solar para que lo ayuden a determinar el mantenimiento adecuado que necesita llevar a cabo. El daño de severidad II requiere de un seguimiento de esa discrepancia específica para monitorear la ocurrencia de una degradación mecánica adicional. Los siguientes tipos de daños se registran en las tablas incluidas más adelante en esta subsección: • Distorsión • Patrones de grietas • Acumulación • Frotadura de puntas • Erosión • Soldaduras • Quemaduras DISTORSIÓN La severidad de la distorsión la determina la apariencia física. La distorsión es un cambio estructural como puede ser una dobladura o plegamiento de un álabe o estator en el compresor o sección de la turbina. En la sección de la cámara de combustión una distorsión puede ser el encorvamiento del revestimiento o la guardera. La columna de distorsión se divide en las siguientes: 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.59 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar NINGUNO - El componente tiene la misma apariencia estructural que un componente nuevo. LÍNEAS - El componente muestra una línea obscura angosta. ABIERTO - El componente muestra una separación o línea lateral en el plano de la superficie. CONVERGENCIA - El componente muestra dos o más líneas de rajaduras que convergen. PIEZA FALTANTE - Falta una parte del plano de la superficie ACUMULACIÓN La severidad de la acumulación la determina la degradación del rendimiento. La columna de acumulación se divide en las siguientes: NINGUNO - El componente tiene la misma apariencia estructural que un componente nuevo. LIGERO - El componente muestra indicios de raspaduras por el depósito de objetos extraños. CONSIDERABLE - El componente muestra señales de agrupamiento de objetos extraños. DE ACEITE - Un tipo de depósito de objeto extraño en la superficie de un componente. CARBONO - Un tipo de depósito de objeto extraño en la superficie de un componente. CRISTALINO - Un tipo de depósito de objeto extraño como sal, azúcar u otros minerales en la superficie de un componente. FROTADURA DE PUNTAS La frotadura de puntas es una condición que resulta cuando las puntas de los álabes de turbina y del rotor del compresor rozan la superficie de una carcasa. La columna de frotadura de puntas se divide en las siguientes: NINGUNO - El componente tiene la misma apariencia estructural que un componente nuevo. 13.60 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO LIGERO - El componente muestra indicios de raspaduras. CONSIDERABLE - El componente muestra indicios de distorsión o erosión. La erosión tiene la apariencia de canales o rayas definidas cuando se observa desde una dirección radial. Y cuando se observa desde una dirección axial, tiene la apariencia de un cambio en la forma aerodinámica básica. Si cualquiera de estás condiciones es aparente, también examine que las orillas de los álabes no tengan muescas. EROSIÓN La severidad de la erosión se determina de manera individual si se sigue la trayectoria de avance del patrón. La erosión es una condición provocada por el desgaste o corrosión debido al contacto de metal con metal o a la oxidación. La corrosión aparece como escamas, provocando una depresión en el plano superficial. La columna de la erosión se divide en las siguientes: NINGUNO - El componente tiene la misma apariencia estructural que un componente nuevo. LIGERO - El componente muestra indicios de raspaduras. CONSIDERABLE - Severidad de código I. El componente muestra señales de daños estructurales considerables. PICADURAS - Un tipo de erosión causado por la corrosión o el impacto de objetos extraños pequeños. PIEZA FALTANTE - Tipo de erosión donde falta un pedazo del plano de superficie. SOLDADURAS La severidad de las soldaduras rajadas o fracturadas se determina de forma individual por ubicación. Las soldaduras rajadas o fracturadas perjudican la integridad estructural del equipo. La columna de soldaduras se divide en las siguientes: NINGUNO - El componente tiene la misma apariencia estructural que un componente nuevo. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.61 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar RAJADURA/FRACTURA - El componente muestra indicios de rajaduras o separación. QUEMADURAS Las quemaduras son una condición provocada por la formación de un charco de aceite o combustible que se quema lentamente, o cuando se bloquea una porción del conducto de enfriamiento permitiendo que el cono de la llama cambie su dirección. Hay tres niveles de severidad: ninguno, II, y I. La columna de quemaduras se divide en las siguientes: NOTA El fondo general de la cámara de combustión es de un color gris claro, las áreas quemadas parecen oscuras, los orificios parecen aros negros, y las grietas parecen ranuras oscuras o negras. NINGUNO - El componente tiene la misma apariencia estructural que un componente nuevo. RAYAS - Código de severidad II. El componente muestra señales de decoloración térmica o depósitos de vapor. ÁREA PEQUEÑA - Código de severidad II. El componente muestra señales de decoloración térmica o depósitos de vapor. ÁREA GRANDE - Código de severidad I. El componente muestra señales de decoloración térmica o depósitos de vapor. ORIFICIO - Falta una parte del plano de la superficie. ANÁLISIS DEL ACEITE LUBRICANTE ANÁLISIS ESPECTROGRÁFICO DEL ACEITE El análisis espectrográfico del aceite lubricante lleva un buen número de años utilizándose en el monitoreo de la condición de la maquinaria. Para este examen, se programa la toma periódica de muestras de aceite y se envían a un laboratorio para su análisis. En el laboratorio, se utiliza un espectrómetro para evaporar una parte de la muestra. La luz emitida durante 13.62 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO este proceso es analizada de manera óptica para que revele la característica espectrográfica de los elementos químicos seleccionados. Luego, se genera una impresión que muestra la cantidad (en partes por millón) de cada elemento presente en la muestra. El estudio detenido de estos análisis provee información valiosa acerca del choque que ocurre dentro de la máquina y la condición del aceite mismo. Se llevan a cabo otras pruebas para determinar la presencia de agua y la dilución del aceite, y las propiedades físicas como la viscosidad y la acidez. El aspecto clave del análisis espectrográfico radica en determinar los cambios en la característica durante un periodo de tiempo. Cada máquina tiene sus características, y clases amplias de tipos de máquinas muestran diferentes patrones en los niveles de elementos de desgaste seleccionados. En las turbinas de Solar, los niveles de los elementos de desgaste alcanzan rápidamente un nivel de equilibrio y permanecen constantes al paso del tiempo, en la ausencia de un desgaste anormal. Un programa de análisis espectrográfico del aceite es una herramienta valiosa relativamente económica para el monitoreo de la condición de la maquinaria, especialmente cuando se utiliza junto con otras técnicas como el análisis de vibraciones. FERROGRAFÍA La ferrografía es una tecnología que se utiliza para analizar las partículas de desgaste en el aceite lubricante, lo opuesto de analizar el aceite mismo. En este examen se analizan las partículas de desgaste generadas por los engranajes, los cojinetes, etc. Estas partículas se encuentran en el aceite lubricante como una fase aparte y se quitan si se utiliza un campo magnético potente. Existen tres tipos de instrumentos ferrográficos para aislar y analizar estas partículas (vea los anexos). El ferrógrafo de lectura directa es un instrumento de monitoreo fuera de línea que provee simplemente dos números que revelan la condición general de la máquina. Un segundo tipo de instrumento logra básicamente lo mismo en línea. El tercer tipo de 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.63 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar sistema consiste en un dispositivo que reproduce los ferrogramas y un microscopio óptico especial para estudiar las partículas en el ferrograma. El ferroscopio bicromático normalmente se utiliza cuando los ferrógrafos de lectura directa o en linea indican una condición de desgaste severa. La experiencia ha demostrado que la mayoría de las partículas se pueden clasificar visualmente de acuerdo con los mecanismos de desgaste que las generaron. Ejemplos de estas partículas son las producidas por el desgaste normal, por los cortes de desgaste, por fatiga y por esferas que resultan del desgaste de los cojinetes de rodillo y de polímeros no metálicos. El desarrollo de la tecnología ferrográfica promete nuevos e interesantes medios de monitoreo de la condición de la maquinaria para evitar fallas costosas. APLICABILIDAD Variables a considerar. • Tipo de máquina • Composición metálica de las piezas • Frecuencia deseada de muestreo • Técnica de muestreo • Costo Los detectores de partículas magnéticas no parecen ser una opción viable. Primero, debido a la manera en que están construidos, solamente detectan metales de desgaste ferrosos. La mayoría de los elementos de desgaste críticos generados por las máquinas de Solar son no ferrosos, con la excepción obvia del desgaste de los engranajes. Segundo, el tamaño de partícula de desgaste que se necesita para activar una alarma es muy grande. Para el momento en que esas partículas están presentes, es inminente el daño catastrófico. (Los detectores de partículas o virutas se usan con frecuencia en motores de avión y cajas de engranajes recíprocos. En dichos 13.64 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO casos, el objetivo es alertar al piloto de una situación de emergencia, no que se necesita un mantenimiento preventivo.) Finalmente, los detectores de partículas magnéticas están sujetos a una acumulación gradual de "pelusa" ferrosa que podría activar alarmas innecesarias. En otras palabras, el grado de desgaste no es un factor para el funcionamiento del detector de partículas. El análisis espectroquímico arroja la primera indicación de una tendencia a desgaste en aumento por el número de partículas pequeñas que puede detectar. Además, los metales no ferrosos se pueden detectar tan fácilmente como las partículas ferrosas. Debido a su bajo costo, esta técnica ofrece la indicación más temprana y económica de problemas potenciales. El análisis ferrográfico puede detectar y clasificar una amplia gama de tamaños de partículas, pero debido a que depende de las propiedades magnéticas de las partículas, la ferrografía de lectura directa en línea no parece ser muy valiosa en el caso de nuestra maquinaria. (Con la excepción de las cajas de engranajes). La producción de ferrogramas (diapositivas) para examinarlas bajo el ferroscopio bicromático ha demostrado, por otro lado, ser una técnica de monitoreo viable, aún para materiales no ferrosos. Debido al alto costo que implica llevar a cabo un análisis ferrográfico, en la actualidad lo usamos cuando otras técnicas indican la presencia de un problema en potencia (análisis de espectroscopía, aumento en las vibraciones, etc.). TÉCNICA DE MUESTREO La técnica adecuada para la toma de muestras de aceite para el análisis espectroquímico es ampliamente conocida. Lleva años utilizándose. La forma correcta para la toma de muestras para el análisis ferrográfico todavía está sujeta a cierto grado de cuestionamiento. Una interrogante es si es o no posible detectar el desgaste en una pieza específica de una máquina si se toman muestras en o cerca de ciertos componentes (por ejemplo: drenaje de cojinetes). Se requeriría 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.65 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Capacitación técnica de Solar experimentar para ver si esto arroja una mejoría significativa en los resultados. En la actualidad, no existe ninguna válvula o llave de muestreo especial . Lo único cierto hasta este punto es que es esencial enjuagar completamente cualquier válvula de muestreo antes de tomar la muestra. Si se toman en cuenta los regímenes de flujo alto y las concentraciones generalmente bajas de partículas encontradas en la maquinaria de Solar, tiende a sugerir que el muestreo cerca de un componente dudoso puede no arrojar cantidades detectables de partículas. Por otro lado, dicho muestreo evitaría cualquier problema causado por la filtración o el asentamiento de partículas grandes en el tanque. Se requeriría experimentar. HERRAMIENTAS ESPECIALES Para algunos procedimientos de mantenimiento se requieren herramientas especiales. En el manual de funcionamiento y mantenimiento se incluye una lista completa de las herramientas. Aquí se ilustran los artículos más comunes. 13.66 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO Figura 13.6 Grúa de pórtico para la extracción de las turbinas 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.67 (Página en blanco) Capacitación técnica de Solar 9080 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 13.69 MANTENIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO Y PROGRAMADO 13.70 Capacitación técnica de Solar © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA (Para turbinas de un solo eje Taurus 60) OBJETIVOS 9080 1. Indicar los parámetros de funcionamiento que habitualmente se analizan durante el monitoreo de la condición de la turbina en el lugar de instalación. 2. Indicar los factores que afectan el rendimiento de una turbina de gas. 3. Describir el proceso de monitoreo de las condiciones. 4. Utilizar las curvas correspondientes para determinar manualmente los valores nominales de temperatura T5 y de presión Pcd sl (a nivel del mar) para las condiciones dadas del sitio de instalación. 5. Corregir los valores nominales de temperatura T5 y de presión Pcdsl para las condiciones del sitio de instalación, y determinar la variación del porcentaje entre los valores de temperatura T5 y presión Pcd reales y los corregidos. 6. Describir las características del conjunto Turbotronic para el monitoreo de condiciones. 7. Describir los posibles problemas que indican las distintas tendencias en los datos de rendimiento. © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 14.1 EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA Capacitación técnica de Solar MÉTODOS DE MONITOREO DE CONDICIONES El rendimiento de la turbina de gas generalmente se expresa en términos de potencia de salida comparada contra la temperatura del aire de entrada a nivel del mar. Estas y otras medidas de rendimiento pueden ser monitoreadas y sus tendencias analizadas mediante uno de los siguientes tres métodos. MANUAL En el método manual, los datos de rendimiento de la turbina se registran y las curvas de rendimiento de la turbina, incluidas en las instrucciones de funcionamiento y mantenimiento de la turbomaquinaria, se utilizan para calcular manualmente los valores prefijados de rendimiento. Debido a que los cálculos manuales de rendimiento pueden resultar engorrosos, los procedimientos manuales que se describen en esta lección se concentran en un método simple de monitoreo de las condiciones de la turbina en el lugar de instalación. Este consiste en seguir las tendencias en la presión de descarga del compresor de la turbina (Pcd) y la temperatura de entrada a la turbina en la tercera etapa (T5). Estos valores se obtienen fácilmente en el lugar de instalación. Cuando se evalúan y se analiza su tendencia teniendo en cuenta otras condiciones del lugar de instalación, estos son indicadores confiables de las condiciones de la turbina. TURBOTRONIC Para turbomaquinarias equipadas con un sistema de control Turbotronic que incluye la opción de monitoreo de la condición, se pueden visualizar medidas de rendimiento y calcular sus tendencias en una serie de pantallas de Turbotronic. SOFTWARE El tercer método requiere la utilización de un software especial disponible a través de Solar. Luego de que el usuario reúne los datos manualmente y los ingresa en el programa, los cálculos de rendimiento se efectúan en forma automática. 14.2 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA Tanto el método Turbotronic como el que utiliza una PC presentan una visión más detallada de las condiciones de la turbina que el siguiente método manual, pues incluyen cálculos de flujo de combustible, así como los valores de temperatura T5 y presión Pcd. FACTORES QUE AFECTAN EL RENDIMIENTO DE LA TURBINA CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO EN EL SITIO DE INSTALACIÓN Las condiciones de funcionamiento en el sitio de instalación afectan el rendimiento de la turbina de gas. Cada una de estas condiciones se debe incluir como factor en todo cálculo de rendimiento. Sus efectos se resumen en la Tabla 14.1. Tabla 14.1 Efecto que las condiciones del sitio de instalación ejercen sobre el rendimiento Factor de rendimiento Dirección del cambio Efecto sobre la potencia de salida (velocidad Ngg constante) T1 ↑ ↓ Presión barométrica del aire de entrada ↑ ↑ Altitud del sitio de instalación ↑ ↓ Pérdidas de presión en la entrada y el escape ↑ ↓ Temperatura del aire de entrada (T1) La temperatura T1 tiene un efecto importante en la potencia de salida disponible desde la turbina. A medida que T1 disminuye, el aire de entrada se vuelve más denso. Cuando todos los demás factores se mantienen constantes, esta mayor densidad del aire produce una mayor concentración de flujo a través de la turbina o una mayor potencia de salida. Un valor T1 mayor produce el efecto contrario. En muchos casos, la temperatura T1 es igual a la temperatura ambiente, a menos que se haya instalado un enfriador o un calentador en el sistema de entrada de aire. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 14.3 EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA Capacitación técnica de Solar Presión barométrica del aire de entrada (altitud del sitio de instalación) La presión barométrica del aire de entrada afecta también el flujo másico a través de la turbina. A mayores presiones barométricas, se produce una mayor concentración de flujo a una velocidad constante del productor de gas, con el aumento correspondiente en la potencia de salida. Con frecuencia, no se dispone en el sitio de instalación de una lectura directa de la presión barométrica. Debido a que la altitud del sitio de instalación es el factor determinante de la presión barométrica, por lo general se utiliza un factor de corrección por altitud del sitio de instalación (˜) en lugar del valor de la presión barométrica en los cálculos de monitoreo de las condiciones de la instalación. Hay disponible una curva para determinar fácilmente 916;. Mientras mayor sea la altitud del sitio de instalación, menor será la presión barométrica promedio. 1 Pérdidas de presión en la entrada y el escape Los componentes de los conductos de la turbomaquinaria, tales como los filtros del aire de entrada, los silenciadores, los conductos de escape y la recuperación de calor, producen pérdidas de presión en la entrada y el escape como consecuencia de la resistencia que se produce cuando el aire ingresa por un extremo y fluye a través del escape. Estas pérdidas de presión reducen tanto la densidad del aire de entrada como la relación de presión en toda la turbina produciendo pérdidas en la potencia de salida. Las pérdidas de presión de entrada (Bin) y de presión de escape (Bex) se deben considerar como factores en todo proceso de monitoreo de las condiciones de la instalación. Se dispone de una curva para facilitar la determinación de los factores de corrección Bin y Bex. 14.4 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA Pérdidas en los engranajes de salida Cuando una aplicación requiere una caja de engranajes se pierde parte de la eficiencia. Cuando se calcula el rendimiento de la turbina se estiman los valores de las pérdidas producidas por una caja de engranajes. NOTA En las curvas de rendimiento de Solar (Figuras 14.3 y 14.5) se utiliza una eficiencia de la caja de engranajes del 98,2 %. Figura 14.1 Degradación total del rendimiento CONDICIONES DE LA TURBINA Con el paso del tiempo, una variedad de factores causan las degradaciones recuperabley no recuperable del rendimiento de la turbina. La degradación no recuperable se produce como consecuencia del desgaste y los daños físicos a los componentes internos de la turbina (Figura 14.2), y sólo se puede reparar mediante una extensa inspección y reparación de la turbina en el taller. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 14.5 EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA Capacitación técnica de Solar Figura 14.2 Degradación severa de un componente La degradación recuperable resulta principalmente de la contaminación que entra a la turbina a través de los suministros de aire de entrada, combustible y agua. Por lo general, la mayor parte de la degradación en el rendimiento producida por la contaminación se puede recuperar mediante la limpieza del compresor de la turbina. Cada instalación cuenta con condiciones de funcionamiento específicas, y la frecuencia de limpieza de la turbina se debe determinar de acuerdo con cada instalación en particular. Las condiciones anormales, tales como la ingestión del aire de escape, los filtros de entrada sucios y la presencia de contaminantes generados localmente aceleran el índice de contaminación, haciendo necesaria una limpieza más frecuente de la turbina. Un programa organizado de monitoreo de las condiciones puede proporcionar datos que ayudarán a determinar la necesidad de limpieza del compresor. Los procedimientos completos de limpieza de la turbina se describen en el manual de Instrucciones de Operación y Mantenimiento (OMI por sus siglas en inglés ) de la turbomaquinaria. 14.6 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA CURVAS DE RENDIMIENTO El manual OMI de la turbomaquinaria incluye dos curvas de rendimiento de la turbina. Estas curvas se pueden utilizar para leer el rendimiento de una turbina nominal. “Nominal#8221; significa los valores de rendimiento previstos de una turbina de gas promedio, nueva y limpia. Las variaciones normales de fabricación, la tolerancia de los controles y la imprecisión en las mediciones efectuadas en la instalación pueden hacer que el rendimiento real varíe hasta en un ±6 por ciento con respecto a las curvas nominales. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 14.7 EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA Capacitación técnica de Solar Las curvas incluidas en el manual de operación y mantenimiento (O&M) son: • Potencia de salida, flujo de combustible, flujo del escape y temperatura del escape • Potencia de salida, temperatura T5 y presión Pcd La Tabla 14.2 resume la información que presenta cada una de las curvas. Tabla 14.2 Resumen de los parámetros de las curvas de rendimiento Curva 1 Curva 2 Tipo: Potencia de salida en la terminal del generador, KW(sl) comparada contra la temperatura T1 de entrada de aire F Línea: - Salida a carga plena - Temperatura de escape, F - Flujo de combustible (sl), mmbtu/h - Flujo del escape (sl) lr/h - Salida a carga plena Temperatura (T5) de la turbina de potencia Temperatura de entrada, F - (presión Pcd) salida del difusor del compresor presión (sl) en lb/pulg2 manómetro Utilice para la lectura nominal: - Potencia de salida a nivel del mar - Flujo de combustible - Flujo del escape - Temperatura T7, F - Potencia de salida en la terminal del generador, en kw (sl) - Presión Pcd (sl) en lb/pulg2 manómetro - (T5) en F Correcciones requeridas: - Pérdidas en la entrada y el escape - Correcciones barométricas/de altitud Las curvas se basan en los valores prefijados estándar siguientes: 14.8 • Rendimiento nominal • Funcionamiento a nivel del mar • Pérdidas de presión nula en los sistemas de conductos de entrada y salida • Eficiencia de la caja de engranajes 98,2% © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA • Eficiencia del generador 96,4% • Salida nula del aire de purga del compresor • Sin cargas parásitas • Combustible especificado • Humedad relativa de 60 por ciento a 15C (59F) Las lecturas de la potencia de salida obtenidas de estas curvas se deben corregir de acuerdo a las pérdidas de presión en la entrada y el escape, la altitud del sitio de instalación y la velocidad no óptima de la turbina de potencia con el fin de reflejar el rendimiento nominal de la turbomaquinaria instalada. Los valores correspondientes al flujo de combustible, caudal del escape y Pcd se deben corregir de acuerdo a la altitud. Se incluyen tres curvas adicionales en el manual OMI para facilitar estas correcciones. • Factor de corrección por altitud • Pérdida de potencia en la entrada y el escape Las curvas de potencia de salida, flujo de combustible, flujo de escape y temperatura de escape se muestran en la Figura 14.3, y su uso se demuestra en el anexo Curvas de Rendimiento de la Turbina de este cuaderno de trabajo. La siguiente sección de esta lección muestra cómo la potencia de salida, la curva del % de velocidad Ngg y potencia de salida y las curvas de temperatura T5 y Pcd se utilizan en los equipos para el monitoreo de condiciones. 9080 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 14.9 EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA Capacitación técnica de Solar Figura 14.3 Curva de potencia de salida, flujo de combustible, flujo del escape y temperatura del escape (T7) comparadas contra Temperatura de la entrada de aire (T1) 14.10 © 2003 Solar Turbines Incorporated. Todos los derechos reservados. 9080 Capacitación técnica de Solar EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA TURBINA VISUALIZACIÓN SINÓPTICA DEL PROCESO DE MONITOREO DE CONDICIONES Un programa de monitoreo de condiciones organizado y bien documentado proporcionará datos sobre los que se basarán las decisiones relacionadas con la limpieza de la turbina. Ya sea manual o automático, el proceso de monitoreo de condiciones consiste en registrar regularmente los datos reales del rendimiento de la turbina y compararlos con los valores nominales de rendimiento (corregidos para las condiciones del sitio de instalación), de las curvas de rendimiento de la turbomaquinaria que figuran en el manual de instrucciones de funcionamiento y mantenimiento. El proceso se inicia en el lugar de instalación, cuando se registran los datos de funcionamiento correspondientes a la turbomaquinaria nueva o reacondicionada “ según está instalada” y se determina la variación inicial con respecto a los valores nominales de la curva de rendimiento. Esta variación puede ser de hasta el ±6%. Estos valores nominales representan la condición de línea de base de la turbina. A medida que se recoge información en forma constante, la variación de los principales parámetros de rendi
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