sistemas de control en turbinas a gas
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Documentos del II Congreso Boliviano de Ing. Mecanica Electromecanica, Realizado el 2005 en Oruro-BoliviaTRANSCRIPT
SISTEMAS DE CONTROL EN TURBINAS A GAS
GAS TURBINE CONTROL
Presentación:
1 Ciclo Termodinámico2 Parámetros de control3 Hardware y Software4 Esquema de control5 Operación6 Mantenimiento
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL
PRESENTACIÓN
La operación de turbinas a Gas corresponde al campo de la Ingeniería Mecánica y Electromecánica y se ha convertido en una tarea primordial de los procesos energéticos.
El control en sistemas de generación es esencial en la formación del Ingeniero Mecánico, Electromecánico y Eléctrico y pocas veces es impartido en la enseñanza de pregrado, por lo que resulta significativo transmitir conocimientos básicos de la operación y mantenimiento de los sistemas de control en turbinas a gas.
GAS TURBINE CONTROL
1 CICLO DE MAQUINA
h
1
2
3
4
q
Q
s
1-2 Compresión Adiabática2-3 Aporte de calor a P cte.3-4 Expansión adiabática4-1 Sustracc. Calor a P cte.
G
1 23
4
Ciclo BRAYTON
ideal
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL
2 PARAMETROS DE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL
1 Señal de velocidad de los ejes2 Señal de temperatura de cámaras3 Señal de presión y ambiente
Control de flujo de combustible
Un sistema de control electrónico para turbinas a gas está diseñado para controlar como función activa uno, dos o tres ejes.
El sistema de control recibe como fuentes primarias los siguientes parámetros:
SpeedChannel
Control
Failsafe
SW1
SW2
SW3
N1
SpeedChannel
Control
Failsafe
SW1
SW2
SW3
N2
SpeedChannel
Control
Failsafe
SW1
SW2
SW3
N3
PressureChannel
Control
Failsafe
S WITCHPOINT
P
TempChannel
Control
Failsafe
TEMPSW1 TEMPSW2TEMP SW3
T
AccelSchedule
Control
Failsafe
BREAKPOINT1
BREAKPOINT2
A
Amb Bias
RampControl
Failsafe
B
GAS TURBINE CONTROL
3 HARDWARE Y SOFTWARE
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL4 ESQUEMA DE CONTROL
N1
N3
P
T
RAMP
POWERSUPPLY
mpu N1
mpu N2
switch
failsafe
BASIDLESINC
failsafe
OVER SPEED
RAISEDATUM
mpu N1 failsafe
CDP
AMB
PSENSORredout
droop
failsafe
ACCEL
isochronousmode
redout
failsafe
Temp switch
Termocup.
Redout N1 ref
Speed control N1
LSS BUS
Redout N3 ref
Speed control N3
Pressure control
Temp. control
Ramp startFast rate
125 V CD
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL
5 OPERACIÓN
La operación de Turbinas a Gas se refiere principalmenteal control de los siguientes eventos:
1. Secuencia de arranque2. Sincronización3. Control de velocidad4. Control de temperatura5. Control de frecuencia
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL
SECCIONES DE UNA TURBINA
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL
COMPRESOR EJE
CAMARA TURBINA
TOBERA
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL
5.1 SEC. ARRANQUE
LLAMA
2’10’’
RAMPA
2000
3’ 4’
3000
4000
CIERRE INTERRUPTOR
N1
N3
5’
R.P.M.
MINUTOS2’
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL
5.1 PROCESO DEACELERACIÓN
FUEL FLOW
P
FUEL FLOW
ACCEL PARAMETERS
X
X’
Y
Y’
DISCONTINUIDAD POR SUBIDA DISCONTINUIDAD
POR BAJADA
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL5.3 CONTROL DE VELOCIDAD
DRIVER
CONTROLGAIN
STABILITY
N1 SPEED REF
MAGNETIC PICKUP
N1 CONTROL
INDICATOR
CONTROL
SIGNAL CONVERTER Y
TESTPOINT
TESTPOINT
Y
SPEED SWITCH 1 SPEED SW 1
N1 SPEED SWITCH 1
N1 SPEED SWITCH 2
SPEED SWITCH 1 SPEED SW 2
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL
6 MANTENIMIENTO
El mantenimiento consiste en simular los parámetros de operación. El ingreso de señales simuladas a las entradas de los sensores permite tener la turbina en operación simulada.
Las siguientes señales se obtienen de equipos de generación de funciones de corriente continua.
1. Señal de velocidad (1.75 V 0.15 A)2. Señal de temperatura (1.25 V 0.11 A)3. Señal de ambiente (2.15 V 0.19 A)
GAS TURBINE CONTROL
GAS TURBINE CONTROL
6 MANTENIMIENTO
FUNCTION GENERATOR
A
B
C
J
D
E
F
G
H
SW 1
SW 2
N1 MPU INPUT
N2 MPU INPUT
N3 MPU INPUT