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