LA CENTRAL EL

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DIAGNOSTICO DE ALARMAS Y DISPARO DE LA UNIDAD
LM6000 G.E. A DIESEL EN LA CENTRAL TERMICA
ELECTROQUIL S.A.
2
INTRODUCCION

• En las centrales de generación eléctrica se
  necesita que sus operadores estén capacitados y
  cuenten con todas las herramientas necesarias,
  que permitan detectar y despejar algún tipo de
  falla que provoque la interrupción del suministro
  de energía eléctrica causando perdidas
  económicas, y a la vez exponiéndose a algún tipo
  de sanción por parte de los entes reguladores
  como el CENACE.
• El objetivo principal en la ejecución de este
  proyecto consiste en la optimización del tiempo
  requerido para solucionar cualquier tipo de
  desperfecto que pudiere presentarse en la
  Central, sean éstos de tipo eléctricos o
  mecánicos, con este propósito se ha implementado
  una base de datos que recopila toda la
  información concerniente a las unidades de
  generación elementos de campo, señales de
  proceso, ubicación de los tableros, etc.
• Esta base de datos interactúa conjuntamente con
  un programa computarizado el cual iniciará la
  búsqueda de toda la información disponible a
  cerca de la alarma o elemento fallado guiando al
  operario al lugar y elementos exactos donde se ha
  presentado el problema permitiéndole al mismo un
  ahorro sustancial de tiempo.

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LA CENTRAL ELÉCTRICA ELECTROQUIL S.A.
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CARACTERSISTICAS GENERALES

• Capacidad de Generación 180 Mw.
• Numero de Unidades 4 de 45 Mw.
• Modelo LM6000 G.E.
• Tipo de Combustible Diesel

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ELEMENTOS CONSTITUYENTES.
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EQUIPO DE ALMACENAMIENTO

• Tanques de Combustible
• 2 elementos de 900.000 Glns.
• 3 elementos de 220.000 Glns.
• Tanques de Agua
• 3 elementos de 220.000 Glns.
• 1 elemento de 800.000 Glns.
• 4 elementos de 1.500 Glns.
• 1 elemento de 900 Glns

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EQUIPO DE TRATAMIENTO DE COMBUSTIBLE

• CENTRÍFUGAS DE ACEITE MINERAL CON TAMBOR
• Operación automática
• Modo de operación continua
• Auto limpieza de discos y tazón
• Alta concentración de sólidos
• Puede ser usado como clarificador
• Bajos niveles de ruido

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EQUIPO DE TRATAMIENTO DE AGUA

• Clarificador
• Osmosis Inversa
• Desmineralizador

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EQUIPO DE ENFRIAMIENTO

• Tanque 4 de 220.000 Glns.
• Bombas centrifugas
• Motores eléctricos de 5 y 3 Hp.
• Unidad de enfriamiento Chiller

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(No Transcript)
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EQUIPO MECANICOTURBINA A DIESEL LM6000GE

• Características
• LM Land and Marine
• 6000 x 10 60000 Hp.
• SPRINT Incrementa potencia
• en aproximadamente 3.9 MW

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COMPONENTES

• Alabes guías móviles a la entrada del LPC (VIGV).
• 5 etapas en el Compresor de baja presión (LPC)
• 14 etapas en el Compresor de alta presión (HPC)
• Combustor anular.
• 2 etapas en la Turbina de alta presión (HPT).
• 5 etapas en la Turbina de baja presión (LPT)
• Caja de engranajes (GB)
• Caja de engranajes para accesorios (AGB)

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TURBINA LM 6000 (Vista de componentes)
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OPERACION

• El aire entra por VIGV y pasa al Compresor de
  baja (LPC) con un radio de compresión 2.41
  luego pasa al compresor de alta (HPC) con un
  radio de compresión 12.51. Total de compresión
  301.
• Entre estos dos compresores se encuentran las
  válvulas de sangrado VBV.
• El aire que sale desde el HPC se dirige al
  combustor para mezclarse con el combustible
  proveniente de 30 inyectores.
• La mezcla aire/combustible es encendida por dos
  bujías las cuales se apagan una vez que la
  combustión es auto sostenida.
• Los gases calientes resultantes de la combustión
  pasan a la HPT la cual impulsa al HPC.
• Estos gases se expanden en la LPT e impulsan al
  LPC y este, a su vez, mueve la carga.

15
(No Transcript)
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EQUIPO HIDRAULICO

• Reservorio hidráulico.
• Un equipo de enfriamiento.
• Bomba de enfriamiento.
• Bomba hidráulica Bomba de carga y bomba
  principal
• Motor de arranque hidráulico
• Línea de drenaje central
• Válvula Bypass
• Control electrónico amplificador
• Motor de la bomba de conducción.

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EQUIPO ELECTRICO

• Generador Eléctrico
• Características

Fases 3
Potencia Nominal 45 MW
Tensión nominal 13.8 5 KV
Factor de Potencia 0.85
Números de polos 2
Velocidad 3.600 rpm.
Frecuencia 60 Hz.
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DESCRIPCION Un generador convierte la fuerza
mecánica rotacional en energía eléctrica. El
Generador que equipa los paquetes de Electroquil
es de marca BRUSH, es trifásico, de dos polos,
con excitación del tipo sin escobillas y una
potencia nominal de 57.412 MVA, en condiciones
ideales, cuando esta accionado por la fuerza
motriz de una turbina a gas LM6000 que produce
60000 HP en el eje. Tiene enfriamiento de aire de
circuito abierto, el cual es la mayor
consideración al realizar el diseño del mismo. El
generador está instalado en una caja aislada y
presurizada para evitar el paso de gas explosivo
del compartimiento de la turbina al del generador
en donde existe la posibilidad de ignición.
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GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA COMPONENTES
Ventilador montado en el eje
Ventilador montado en el eje
Sello de aceite
Sello de aceite
Ducto de aire de enfriamiento
Rodamiento
Estator del excitador
Devanados del estator
Núcleo del estator
Diodos rotatorios
Rotor
Cobertura de los extremos del rotor
Cobertura de los extremos del rotor
Generador de magneto permanente
Rotor
Rotor del excitador
Generador de magneto permanente
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SUBESTACION y TRANSFORMADORES

• La Subestación se divide en 2 grupos
• Distribución Eléctrica Sistema de 69 KV
• Distribución Eléctrica Sistema de 138 KV
• Transformadores
• TE1, TE2, TE3, TE4
• TA1, TA2, TA3, TA4
• TIC

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SUB-ESTACION SISTEMA 138KV
SUB-ESTACION SISTEMA 69KV
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SISTEMA DE CONTROL HIDRAULICO
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• Componentes
• Bomba de engranajes (desplazamiento positivo).
• Líneas de suministro, retorno, y purga.
• Filtros sistema hidráulico ( 12 micrones).
• Sirve para suministrar aceite a los actuadores
  de
• Válvula de combustible
• Válvula de agua de inyección.
• Válvula de gas.

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DIAGRAMA DEL SISTEMA HIDRAULICO
25
PROTECCIONES
26
PROTECCIONES DEL GENERADOR
24 Alarmas por sobre excitación y disparo por sobre excitación instantáneas o extendidas. Incluye funciones de ajustes instantáneos, de retardo y de reposición.
27 Alarmas por una excesiva caída de voltaje causada por sobrecargas. Previene la propagación de fallas.
32 Disparo por flujo de corriente inversa dentro del generador. Incluye tiempo de retardo y evita disparo por transciente.
40 Detecta perdidas de excitación en el generador y previene sobre velocidad por disminución de potencia.
46 Detecta desbalance en las corrientes de carga y genera una alarma. La reposición es inhibida por un retardo proporcional a la duración del desbalance
51V Censa voltajes y corrientes de fase. Como disminución de voltaje, la perdida de corriente es necesaria para el disparo del relé 86 Lockout para altos voltajes el disparo ocurrirá para valores de corrientes altos.
59 Detecta condiciones de sobre voltaje con tiempo de retardo ajustable de disparo para condiciones instantáneas y retardos.
81 Disparo para condiciones de sobre o baja frecuencia. La baja frecuencia causa calentamiento al generador la sobre frecuencia causa daño a las cargas conectadas.
86 Disparo en al salida del interruptor del circuito si otro relé interconectado detecta condiciones inseguras.
87 Entrada/Salida
27
SISTEMA DE CONTROL WOODWARDNETCON 5000
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DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA

• Este sistema esta configurado para dos niveles de
• automatización
• Control de proceso
• Sistema de instrumentación, parámetros,
  confiabilidad y facilidad de mantenimiento.
• Entre sus funciones controla velocidad, flujo
  de combustible-agua, ajuste de frecuencia,
  potencia constante.
• Supervisión del proceso
• Interacción del sistema con los operadores,
  interfase grafica montada en un computador,
  cobertura completa para la supervisión de las
  unidades.

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• CONTROL DE PROCESO
• El control del proceso tiene como herramienta
  principal el sistema de
• instrumentación cuyo propósito es darle sentido a
  los parámetros de
• la maquina para su operación y monitoreo con alta
  confiabilidad y
• facilidad de mantenimiento.
• El sistema de instrumentación consiste de

2 sensores de velocidad ( XN2.5) en el rotor de alta presión 1 elemento de prueba de presión (P4.8) a la entrada del LPT.
2 sensores de velocidad ( XN2) en el rotor del LPC. 1 elemento de prueba de temperatura y presión total (T2/P2) a la entrada del LPC
2 sensores de velocidad ( XNSD) en el rotor del LPT. 1 elemento de prueba de temperatura y presión total (T2.5/P2.5) a la entrada del HPC
8 sensores de temperatura ( T48) a la entrada del LPT. 2 sensores de posición para los alabes móviles del estator (VSV).
2 acelerómetros. 2 sensores de posición para la válvula variable de paso (VBV).
2 sensores de flama en el combustor. 2 sensores de posición para los alabes móviles guías de admisión
7 detectores de temperatura por resistencia (RTDs). 1 sensor de temperatura a la descarga del HPC.
3 detectores magnéticos de residuos en el aceite lubricante.
30
(No Transcript)
31
ARQUITECTURA DEL SISTEMA
32
(No Transcript)
33
PROGRAMAS PARA EL CONTROL Y MONITOREO DE
LASUNIDADES GENERADORAS.
34
PROGRAMAS PARA EL CONTROL Y MONITOREO DE LAS
UNIDADES GENERADORAS

• Los programas que le permitan interactuar con la
• Maquina son
• InTouch Interfaz hombre-maquina (permite
  visualizar y controlar procesos)
• GAP Crea programas de aplicación en formato de
  bloques.
• Control Assistant Provee las herramientas para
  desarrollar sistemas de diagnostico avanzados.

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• ADMINISTRACION INTEGRAL DEL SISTEMA NETCON5000
• SISTEMA DE MONITOREO
• INGENIERIA Y DESARROLLO
• LENGUAJE
• Ladder

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HERRAMIENTAS UTILIZADAS PARA DETECTAR FALLAS EN
LA UNIDAD LM6000GE
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• CÓDIGO ALFANUMÉRICO
• Combinación de letras y números
• MANUALES DE OPERACIÓN DE LA LM6000
• Documentos, manuales, catálogos, planos,
  diagramas,etc.
• Manuales de operación divididos en tomos
• LISTADO DE ALARMAS
• Manual proporcionado por la compañía fabricante
  del sistema NETCON 5000
• SOFTWARE DE APLICACION
• Se Organizo información de las hojas de trabajo
  del NETCON 5000
• Excel, búsqueda de presentación en pantalla del
  operador, Base de datos en Access, programa
  desarrollado en Visual Basic.

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PROCEDIMIENTO PARA EL DIAGNOSTICO DE ALARMAS Y
DISPAROS DE LA UNIDAD LM6000GE
39

• DESCRIPCION DE PROCEDIMIENTOS PARA
• FALLAS EN LAS UNIDADES
• Listado de alarmas y disparos.
• Elaboración de la Base de Datos.

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• HERRAMIENTA INFORMATICA PARA LA DETECCION
• Y DIAGNOSTICO DE FALLAS
• Base de datos
• Códigos alfanuméricos
• Dirección en el DCS
• Elemento de campo
• Reporte impreso

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• PROCEDIMINETO PARA DETECTAR FALLAS CON LA AYUDA
  DE LA HERRAMIENTA INFORMATICA
• Inicio de sesión
• Ingreso de usuario
• Ingreso de contraseña
• Menú-formularios-consulta
• Ingreso de alarma-consultar
• Reporte impreso
• Adicionalmente la herramienta nos proporciona
• Notas
• Abreviaciones
• Códigos de acción (Action codes)
• Ingreso de nuevos códigos de alarmas

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DEMOSTRACION DE LA HERRAMIENTA INFORMATICA
43
EJEMPLO 1

• SEÑAL DE ALARMA EN LA SECCION DE ALTA PRESION DE
  LA TURBINA
• Causa Falla del elemento Termocupla (TE-6844),
  activación de alarma preventiva en la pantalla
  del operador.

44
PANTALLA DE OPERACION
Elemento de Temperatura (Termocupla)
Cod.AlarmR1_1A6.T48_B
45
R1_1A6.T48_B
T48B LPT INLET GAS TEMP (UP)
TE-6844
IN
K
-40-2000
350/1900
NOTE7
DEGF
1750
DEGF
gt
NOTE 6
NOTE 5
DEGF
gt
NOTE 5
1
1
6
UR1.1A6J1-
W106
-
TBA106-2
611
-
-
46
(No Transcript)
47
ANALISIS Y CONCLUSION

• Se ingresó el código generado por el
  NetCon 5000, el programa dio los
  
• resultados y se estableció que el elemento
  efectivamente se encontraba
• averiado, inmediatamente se procedió a sustituir
  el mismo.
• Elemento dañado (TE-6844) - HPT

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EJEMPLO 2

• SEÑAL DE ALARMA POR ALTA TEMPERATURA EN SISTEMA
• DE SUMINISTRO DE ACEITE LUBRICANTE
• Causa Elementos de Temperatura (TE-6023,
  TE-6021, TE-6035, TE- 6036 y TE-6025) del
  sistema de suministro de lubricación de aceite
  del generador marcaron temperaturas de hasta
  205 F (96.1 C) lo que dio una señal de alarma y
  posteriormente la siguiente acción parada
  rápida con disparo de la unidad, inmediatamente
  se paralizó el suministro de combustible y se
  disparó del disyuntor.

49
Elemento termico
50
ANALISIS Y CONCLUSION

• Se ingresó el código generado por el NetCon 5000,
  el programa hace referencia
• a lo siguiente
• El Generador será inhibido de arrancar si la
  temperaturas en sus cojinetes esta
• por debajo de 14 F y que el calentamiento del
  aceite lubricante tiene como
• función calentar los rodamientos a 68 F para
  conservar su viscosidad
• Se procedió a revisar el sistema de suministro de
  aceite lubricante,
• intercambiadores de calor, bombas centrifugas,
  líneas de retorno de aguas,
• alineamiento de válvulas (cheque y control de
  agua), filtro de arena en la línea
• de retorno de agua.
• Elemento dañado Filtro de arena en la línea de
  retorno de agua.

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• Usualmente, el procedimiento para la detección de
  fallas que conducen a una alarma y disparo en la
  unidad, conlleva al operador a ejecutar una serie
  de pasos, como la búsqueda manual de ciertos
  datos, lo que resta efectividad al proceso.
• La herramienta informática implementada permitirá
  al operador optimizar el tiempo de búsqueda de
  los elementos relacionados con cada una de las
  fallas que produzcan alarmas o disparos en las
  unidades, ya que resumiera en una sola pantalla
  la información mas relevante correspondiente a
  cada una de ellas, omitiendo pasos intermedio
  innecesarios.
• El objetivo del presento trabajo es dar apoyo al
  operador mas no solucionar por completo la falla,
  ya que esta puede tener múltiples orígenes. Por
  tal razón queda a juicio del operario las
  acciones a seguir para aclarar la falla.
• La herramienta informática contiene una base de
  datos que permite modificaciones o
  actualizaciones dependiendo de las necesidades de
  la central.

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• Se recomienda al operador la implementación y
  el uso de la herramienta informática, cuyo
  objetivo principal consiste en la optimización
  del tiempo requerido para solucionar cualquier
  tipo de desperfecto o anomalía que pudiere
  presentarse en las unidades de generación de la
  Central Térmica Electroquil S.A. sean estas de
  naturaleza eléctrica o mecánica, de manera que el
  operario realice su trabajo se manera efectiva.
• Es importante realizar el mantenimiento
  preventivo del conjunto generador turbina, esto
  permitirá garantizar un correcto funcionamiento
  del mismo y la no interrupción temporal o
  permanente del suministro de energía al sistema
  interconectado evitando así pérdidas de tipo
  económicas para los usuarios o consumidores del
  servicio y a la vez no exponiéndose a sanción
  alguna por parte de los entes reguladores.
• Se recomienda de forma permanente se capacite
  al personal de la central, solo teniendo gente
  mas instruida se puede ir atenuando los problemas
  y corrigiendo los errores. Así como también
  incentivar al personal para que desarrollen
  herramientas como la que se presenta de tal forma
  que su trabajo lo realicen de forma eficiente
  ahorrando tiempo y costos.

53
FIN