REGULACIÓN Y CONTROL DE TURBINAS DE VAPOR

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA

HOLGUINO SULLA; KENYI OMAR

Contenido1. REGULACIÓN Y CONTROL DE TURBINAS DE VAPOR...........................................................2

1.1 Introducción.................................................................................................................2

1.2 Línea de Willans............................................................................................................2

1.3 Regulación....................................................................................................................3

a) Regulación cualitativa o por estrangulación.................................................................4

b) Regulación ideal cuantitativa o por toberas.................................................................5

c) Sobrecargas..................................................................................................................5

d) Regulación por by-pass.................................................................................................5

1.4 Sistemas de control y regulación..................................................................................6

1.REGULACIÓN Y CONTROL DE TURBINAS DE VAPOR

1.1 Introducción

En el campo laboral es necesario controlar la potencia que desarrolla dicha turbina de vapor para adaptar al requerimiento de carga que en ese instante es necesario, se pude hacer de dos maneras fundamentales:

La primera seria el control cualitativo y el segundo caso el control cuantitativo.

1.2 Línea de Willans

Viendo en el grafico pasado el punto E el consumo especifico aumenta bruscamente, sabiendo que el consumo especifico es inversamente proporcional al rendimiento, lo cual nos indica que en el punto E tenemos la máxima eficiencia por lo cual el punto de operación más económica de una turbina, en la gráfica apreciamos también que a cargas menores tenemos un bajo rendimiento como también a cargas pasada del punto E.

El objetivo de los sistemas de regulación es mejorar el consumo específico a cargas necesitadas.

comtrolando la presion del vapor

controlando las secciones o etapas

de la turbina

Figura 1.1 consumos de una turbina de vapor (church)

1.3 Regulación

En la figura 1.2 observamos que la línea de willans intersecta en un punto al eje de las ordenadas, lo cual indica el caudal de vapor que se le debe para que la turbina se mantenga rotando sin ninguna entrega de potencia útil, como también vemos que intersecta al eje de las abscisas en un punto lo cual indica la cantidad necesaria de potencia que se le debe entregar a la turbina para que permanezca en rotación sin entregarle vapor.

Las cantidades de entrega son para vencer las perdidas internas y fluidicas de la máquina.

Figura 1.2 regulación cualitativa y cuantitativa

a) Regulación cualitativa o por estrangulación.

Es posible regular las presión de entrada, estrangulando la vena fluida por medio de un sistema de válvulas, al cual se le conoce como laminación, en lo cual no ocasiona perdida de calor ni de trabajo con el medio externo, por lo que se transformara a entalpia constante y con un aumento de entropía.

Figura 1.3 Efecto de estrangulamiento

La estrangulación puede efectuarse con una sola caída de presión o con varias, en la figura 1.4 presentamos el efecto de un sistema de dos válvulas de tipo globo actuando en secuencia.

Figura 1.4 Regulación de un sistema de dos válvulas

b) Regulación ideal cuantitativa o por toberasSe trata de que el vapor solo ingrese por un número de toberas, en lugar de todas, lo cual no es razonablemente factible, por lo que usualmente se recurre a la regulación por toberas en solo algunas etapas como se muestra en la figura 1.5.

Figura 1.5 toberas segmentadas

c) Sobrecargas

Como ya sabemos que es posible regular la cantidad de potencia disponible, el consumo de vapor es aun elevado a cargas reducidas, por lo cual en muchos casos es necesario tener una reserva de potencia para situación de más demanda de carga, sin por eso operar a bajas eficiencias, por lo cual la regulación es importante para operar a menos de la potencia nominal con una buena eficiencia.

d) Regulación por by-pass

Este método está incorporada con métodos mecánicos para alimentar separadamente las primeras etapas, este método puede incluir la segmentación de las ruedas de toberas y el estrangulamiento de los segmentos individuales.

En la figura 1.6 se ilustra el by-pass para la primera y la segunda etapa

Figura 1.6 Regulación de Tv por bay-pass de algunos escalamientos

Este método es posible analizar la cantidad de calor suministrado y la potencia efectiva con la apertura sucesiva de las válvulas de by-pass (figura 1.7)

Figura 1.7 calor suministrado & potencia efectiva variando el número de toberas

1.4 Sistemas de control y regulación.

En la figura 1.8 ilustramos los elementos de supervisan y control más comunes de las TV.

1. Cuenta revoluciones 2. Medidor de

excentricidad del rotos3. Medidor de posición del

rotor4. Vibrometro5. Presión temperatura y

alarma de aceite de cojinete

6. Medidor de expansión diferencial

7. Temperatura y presión en el cierre laberintico

8. Presiones a la entrada de las toberas9. Registrados de posición de las válvulas de admisión y velocidad del regulador10. Medidor de flujo, presión y temperatura11. Presión y temperatura de las tomas de vapor

Para el arranque y la parada de la TV, es necesario tener los controles de posición, excentricidad y expansión diferencial.

Esquema de regulación directa de una TV:

1. RV regulador de velocidad2. VV variador de velocidad3. VR valvula de regulacion

Figura 1.8 Instrumentación de una TV

4. T turbinba5. E admisión 6. A entrada al rodete

En la figura 1.10 presentamos una regulación de una turbina de dos etapas, con la etapa de alta de contrapresión, regulándola presión de proceso y la velocidad.

TV de extracción con regulación combinada de velocidad y de presión de extracción para evitar oscilaciones.

El regulador de velocidad está provisto de un servo válvula hidráulica para evitar la interferencia en su actuación debida a las fuerzas del mecanismo de control, hay también una servo válvula en sensor de presión de proceso con ajuste manual.

Si la presión de proceso disminuye se cierra gradualmente la alimentación a la turbina de baja y se abre la de alta. Si se cae la velocidad se aumente a la turbina de alta y en menor proporción a la de baja para no alterar la presión del proceso.

Figura 1.10 Regulación de turbina de contrapresión