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SISTEMAS DE ATEMPERADO EN CALDERAS TERMOELECTRICAS

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1. Razones para optimizar el control de atemperado. AT-1.0

2. Factores que ocasionan cambios en la temperatura del vapor. AT-2.0

3. Problemas típicos de atemperado. AT-3.- 6.0

4. Sistema atemperador control IP AT-7.0

5. Tipos de atemperadores con toberas AT-8.0

6. Atemperación de tobera múltiple AT-9.0

7. ¿Qué afecta la atomización y mezclas completas AT-.10

8. Bloqueo cero fugas AT-11

9. Evaluamos los requerimientos AT-12

10.Hoja típica de resultados. AT-13

11. Formato selección atemperador. AT-14

12. Catálogo atemperador MNSD-V de Copes Vulcan. AT-15

13. Articulo Babcock & Wilcox. AT-16

Control de temperatura, vapor sobrecalentado con atemperadores

Pág.Contenido

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Evitar temperaturas excesivas del metal en los tubos de sobrecalentadores y turbina.

Evitar excesiva expansión que reduzca peligrosamente las tolerancias en las turbinas.

Evitar erosión en las ultimas etapas de las turbinas, ocasionada por humedad excesiva.

Evitar inyección involuntaria de agua de atemperado, por escapes en válvulas de control y bloqueos.

Mantener control de temperaturas aun durante los arranques y cuando cambiamos el combustible utilizado.

RAZONES PARA OPTIMIZAR EL CONTROL

DE

ATEMPERADO

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FACTORES QUE OCASIONAN CAMBIOS

EN

LA TEMPERATURA DEL VAPOR

FACTOR EFECTO EN LA TEMPERATURA

Aumento de carga con sobrecalentadores del tipo convección SUBE

Aumento de carga con sobrecalentadores del tipo radiación. BAJA

Exceso de Aire SUBE

Reducción de la Temperatura de Agua de Alimentación (eliminando recalentadores) SUBE

Limpieza de superficies de absorción de calor en el hogar BAJA

Consumo de vapor saturado para equipos auxiliares. SUBE

Purgas y Drenajes SUBE

Selección de quemadores mas cercanos al sobrecalentador SUBE

Tipo de Combustible Varia con el combustible

Referencia: Steam, edicion 41, Babcock Wilcox (Pág. 19-12 / 19-14)

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PROBLEMAS TIPICOS EN ATEMPERADO

1. Excesiva variación entre máximo y mínimo flujo de atemperado.

Cuando se suman varios factores que incrementan la temperatura del vapor al salir del sobrecalentador primario.

EL FLUJO MAXIMO DE AGUA DE ATEMPERADO PUEDE EXCEDER EL VALOR MAXIMO DE LA BOQUILLA DE ATOMIZACION ORIGINAL

SobrecalentadorPrimario

SobrecalentadorSecundario

m1 m2

T1 TC

ma

CL

Flujo Atemperado

ma es función de m1, T1, FEGT, TG1, TG2

FEGT

DOMO

TurbinaTG1 TG2

T/C

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Se observa que la temperatura sube encima del “set”, aunque la válvula de control esta 100% abierta.

Sensor

P2 P1

Controlador

P3

Bloqueo

Cero escape

T/C

T2

CAUSAS SOLUCIONES

1. Cv requerido es mayor al Cv máx. de la válvula de control

* Incrementar P1.

* Cambiar trim de la válvula de control. (Subir P2).* Cambiar válvula de control. (Subir P2).* Cambiar atemperador por uno que requiera un P2 menor.

2. Atemperador obstruido con partículas dentro de las toberas

* Instalar filtro en la línea de agua al atemperador.* Limpiar/reparar atemperador.


2. Temperatura continua subiendo con válvula de control totalmente abierta

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T1 T2

TRAMPA

Sensor

Controlador

P1P2

Válvula deControl

P3

Agua

Se observa un incrementó substancial en los

condensados, aguas – abajo del punto de

inyección del agua

Válvula de drenaje

motorizada

Bloqueo

Cero escape

T/C

CAUSAS SOLUCIONES

1. Escape a través del asiento de la válvula de control, en

atemperadores de una sola boquilla.

* Revisar selección del trim de la válvula para las condiciones P1 y P2.

* Reparar, cambiar válvula de control / instalando . Bloqueo cero escape.

2. Falta de atomización, la caída de la presión (P2-P3)

insuficiente.

* Revisar selección de boquillas y rangeabilidad del

atemperador.

* Revisar P1 disponible

3. Falta de atomización por deterioro de boquillas* Revisar selección del tipo de atemperador.

* Reparar / cambiar boquilla o elemento completo.

4. Sensor/controlador no opera correctamente* Revisar selección.

* Reparar / cambiar.

PROBLEMAS TIPICOS EN ATEMPERADO3. Temperatura T2 del vapor cae demasiado

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Sensor

P2 P1

Controlador

P3

T/C

de T2L

CAUSAS SOLUCIONES1. Elemento atemperador no tiene la

rangeabilidad requerida* Cambiar elemento atemperador de una boquilla fija por uno de múltiple boquilla área variable.

2. Sensor de temperatura demasiadocerca del atemperador

* Respetar la distancia “L” requerida por el fabricante.

3. Atomización es incompleta o errática

* Verificar que las toberas no estén obstruidas.

* Verificar que la presión P2 es suficiente para atomizar a cualquier flujo.

* Verificar rangeabilidad del atemperador.

4. Válvula de control sobredimensionada * Verificar Cv requerido máximo Versus Cv instalado.


4. Temperatura T2 oscila demasiado

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SISTEMA ATEMPEADOR CONTROL I-P

mA

Posicionador

Atemperador

Item DESCRIPCIÓN

1 (1) Atemperador Copes Vulcan MNSD, Modelo:

2 (2) Válvula de bloqueo, de ______", Cv______, ______" , ANSI _____

3 (1) Filtro bridado, de _______" ANSI _______lbs, Mesh 100

4Conjunto accesorios by-pass, con manómetro de carátula 2", _____ a ______ PSI, yválvula esférica de ______"

5 Sensor de temperatura rango _______ a _______ °F

6 Controlador de temperatura salida, 4-20 mA.

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NombreCalidad

AtomizaciónDiferencial De presión

Rangeabilidad Consecuencias

Flauta taladrada con

múltiples orificios

No atomizaGenera chorros que ocasionan fatiga de las paredes de la tubería aguas abajo

Muy bajo

<1 PSI

Muy baja nunca atomiza bien

Pequeñas variaciones en la presión de

alimentación ocasionan grandes cambios en el flujo de atemperado.

Válvulas de control para atemperado abren

menos del 5%.

Tobera individual

TipoVortex

Buena según caudal

Mayor a 20

PSI para buena aspersión

3 a 1

En el major de los casos

Toberas que ofrecen el caudal máximo requerido durante el arranque, NO logran controlar caudales mínimos de operación a

plena carga.

ToberaMúltiple

de aperturavariable

Buena a un con grandes variaciones del caudal

Mas de

30 PSI

25 a 1

o más

Ofrecen una excelenteatomización aun con grandes variaciones de caudal.

TIPOS DE ATEMPERADORES, con toberas

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ATEMPERACIÓN DE TOBERA MULTIPLE

CON

APERTURA VARIABLE

CERRADO APERTURA INICIAL (Una tobera)

APERTURA MEDIA(4 - 10 toberas)

APERTURA TOTAL(8 - 20 toberas)

Cv:0.4

Cv:1.6

A

4.0

Cv:3.2

A

8.0

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MEZCLA COMPLETA

¿QUE AFECTA LA ATOMIZACION Y MEZCLA COMPLETAS?

Sensor recibe “oleadas”

de varios temperaturas.

Cambio de dirección muy

cerca del atemperador.

Vapor sale mal mezclado

ACCESORIOS demasiado cerca 1

PRESIÓN INSUFICIENTE2

P1 – P2 Insuficiente ocasiona mala atomización y mala mezcla

VELOCIDAD INSUFIENTE DEL VAPOR3

TIPO DE TOBERAS4

TOBERA MÙLTIPLE DE APERTURA VARIABLE

Siempre atomiza completamente

TIPO VORTEX DE UNA TOBERA

Calidad de atomización depende del flujo

T/C

LMuy corta

D1 Es demasiado grande y debe ser reducido a D2, para lograr mezcla completa.

CL P1 P2

D1 D2

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BOQUEO CERO FUGAS PARA

Evitar flujos de atemperado indeseados

Los escapes a través de válvulas de control y de bloqueo para atemperado, son muy comunes puesto que la gran mayoría están expuestas a cavitación y “Flasheo”.

Flujos de atemperado por daños en las válvulas de control “ROBAN energía del vapor”, reduciendo la eficiencia energética de la caldera.

Válvula cero fugas

garantizadas por 2 a 4

años.

Bloqueo cero fugas

Válvula de control Atemperador

T/C

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EVALUAMOS LOS REQUERIMIENTOS DE FLUJO Y

PRESIÓN DEL AGUA DE ATEMPERADO UTILIZANDO

EL PROGRAMA DE COPES VULCAN

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HOJA TÍPICA DE RESULTADOS

PROGRAMA SELECCIÓN ATEMPERADOR COPES VULCAN

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Choque térmico por mal atomizado a bajos flujos ocasiona rotura de camisas de mezclado. (Ver articulo de Babcock & Wilcox sobre este fenómeno).

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Choque térmico por mal atomizado a bajos flujos ocasiona rotura de camisas de mezclado. (Ver articulo de Babcock & Wilcox sobre este fenómeno).

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