El gas ha pasado a ocupar un importante espacio en el escenario energético mundial, con un crecimiento continuo de la demanda. Venezuela está considerada como una de las naciones más importantes como potencial suplidor de energía gasífera por sus cuantiosas reservas de gas, su ventajosa posición geográfica e importancia geopolítica, constituyendo uno de los cinco grandes polos de atracción gasífera del mundo: Rusia, Medio Oriente, Norte de África, Norteamérica y Venezuela, conjuntamente con Trinidad y Bolivia, en Suramérica
De las reservas probadas de gas natural en Venezuela, el 91% corresponde a gas natural asociado. El mayor volumen de reservas del país (70%) está localizado en el Oriente, 23% corresponde al Occidente (62 BPC) y el resto a Costa Afuera 7%.
INTRODUCCION
En Petroleos de Venezuela P.D.V.S.A., el uso del gas Como elemento de inyeccion y recuperacion del crudo juega un papel muy importane en la industria petrolera nacional razon por la cual desde las empresas antecesoras (Creole, shell y mene grande oil company) en la decada De los 50 y hasta nuestros dias, se han estado instalando y mejorando facilidades(plantas compresoras) para la recuperacion secundaria de crudo.En occidente las plantas de compresion de gas estan ubicadas la mayoria en el lago de maracaibo, cabe mencionar que tambien existen otras en tierra firme especificamente en la Paz, Mara, Bachaquero y Barua-Motatan .
INTRODUCCION (Cont.)
EL OBJETIVO:
OBJETIVO DEL CURSO
Visión sistemática del proceso de compresión de gas, sus componentes, equipos principales y auxiliares, principio de funcionamiento y manteni-miento de los mismos atendiendo a las recomendaciones del fabricante asi como tambien a las normas de Seguridad e Higiene Industrial.
Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Control y Supervisión dede las plantas de compresión tipo modular atendiendo a las nuevas tecno-logias implantadas en la industria.
A modo de ejemplo se describirán las características típicas de los sistemas de control, protección asi como la secuencia de arranque de una planta modular integrada por un Generador de Gas Rolls Royce RB-211 y compre-sores Cooper Bessemer utilizados en los modulos de compresión Lama II, Lama IV, Unigas 4, Lagogas 6, Cincogas 5, Ceutagas 4.
1- LA PLANTA COMPRESORA Y SU INTEGRACION EN EL PROCESO DE PRODUCCION CRUDO/GAS.
•El proceso de Producción Crudo y Gas
2- PLANTAS COMPRESORAS•Plantas Convencionales•Plantas Modulares
COMPONENTES DE UNA PLANTA MODULAR
EQUIPOS DE PROCESO DE LA ETAPA DE COMPRESION•Depuradores•Intercambiadores de calor Fin-Fan•Compresor Centrifugo•Caja de Engranaje
ELEMENTO MOTRIZ Turbina Industrial Turbina Aeroderivativa
CONTENIDO
SISTEMAS AUXILIARES •Sistema de Inyección de Química•Sistema de aire de Servicio y de Instrumentos•Sistema de Aceite (Lubricante, Hidráulico y Sellos)•Sistema de Gas de Arranque y Combustible•Sistema Eléctrico
3- SISTEMA DE CONTROL Y SUPERVISION DE LA PLANTA MODULAR•Sistema de Supervisón y Control de Planta•Sistema de Control de Velocidad del GG.•Sistema de Control Antisurge
4- OPERACION DE LA PLANTA COMPRESORA
•Planta compresora modular integrada por paquete Coberra (GG RB-211,RT 62) y compresores Cooper Bessenmer•Presurizacion y Secuencia de aranque.•Diagnostico de fallas.
CONTENIDO (Cont.)
INYECCIÓN DE GAS LIFT: ES EL GAS QUE SE LE INYECTA A LOS POZOS COMO RECUPERACIÓN SECUNDARIA. LLAMADO TAMBIEN GAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL.
GAS CONSUMO PROPIO: ES EL GAS QUE SE INYECTA A LA LINEA DE TRASNFERENCIA Y ES USADO COMO COMBUSTIBLE PARA LAS TURBINAS Y GENERADORES DE GAS, HORNOS Y CALDERAS. PUNTA GORDA, PEQUIVEN, AMUAY, GLP Y TODAS LAS PLANTAS DEL LAGO. (GAS SECO).
GAS DOMESTICO: ES EL GAS QUE NOS LLEGA POR TUBERÍA A NUESTROS HOGARES, PARA EL ENCENDIDO DE LAS COCINAS.
GAS DE INYECCIÓN: ES EL GAS QUE SE LE INYECTA AL YACIMIENTO PARA OCUPAR EL ESPACIO VACÍO QUE DEJA EL CRUDO Y AYUDAR A IMPULSARLO (GAS SECO).
TERMINOS BÁSICOS TERMINOS BÁSICOS
LA PLANTA COMPRESORA Y SU INTEGRACION EN EL PROCESO DE PRODUCCION CRUDO/GAS
GASGASCRUDOCRUDOAGUAAGUA
CRUDOCRUDO
ESTACION DE FLUJOESTACION DE FLUJO
MULT. GASMULT. GASDE BAJADE BAJA PLANTA DE GASPLANTA DE GAS
MODULARMODULAR
GAS DE BAJA PRESIÓNGAS DE BAJA PRESIÓN GAS DE ALTA PRESIÓNGAS DE ALTA PRESIÓN
PLANTA DE PLANTA DE DESHIDRATACIÓNDESHIDRATACIÓN
INYECCIÓN DE GAS LIFTINYECCIÓN DE GAS LIFT
TRANSFERENCIATRANSFERENCIACLIENTESCLIENTES
GAS HUMEDO + HGAS HUMEDO + H22OOGAS HUMEDOGAS HUMEDO
COMPORTAMIENTO DEL GAS DESDE COMPORTAMIENTO DEL GAS DESDE
QUE SALE DEL YACIMIENTO QUE SALE DEL YACIMIENTO
GAS HUMEDO + HGAS HUMEDO + H22OO
**
MULT. GASMULT. GASDE ALTADE ALTA
LA PLANTA COMPRESORA Y SU INTEGRACION EN EL PROCESO DE PRODUCCION CRUDO/GAS
Una planta compresora, es una facilidad turbo compresora y/o motocompresora capaz de comprimir un volumen de gas proveniente de las estaciones de flujo a una presion comprendida entre 20 y 180 psig respetivamente y elevarla hasta las presiones establecidas segun los requerimientos operacionales para su distribucion.
En la division de occidente PDVSA posee solamente plantas de gas accionadas por turbinas entre las cuales podemos dividir en dos grupos:
PLANTAS CONVENCIONALES O INDUSTRIALESPLANTAS MODULARES
PLANTAS COMPRESORAS
En las plantas industriales instaladas en occidente podemos denotar dos tipos:
1- El tipo cadena o compresores en serie (TJ-1 TJ-2, TJ-3, BACH-1), en este caso los equipos estan configurados para que la descarga de un compresor sea la succion del otro ejemplo TJ-1, TJ-2, TJ-3 y BAHC-1, formados por turbinas industriales Westinghouse W-101 y compresores Centrifugos Ingerson Rand asi como tambien turbinas General Electric Frame 3000 en el caso TJ-1.
PLANTAS COMPRESORAS
TIPO CADENA O SERIE
SUCCION DESCARGA
SUCCION
DESCARGA
TIPO PARALELO
TURBINA
2- El tipo paralelo donde la succión y la descarga son comunes para un grupo de compresores, ejemplo LAMA I, LAMA III, LAMARGAS
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTAS COMPRESORAS
LAMA III
LA PLANTA MODULAR ES UNA INSTALACION TURBOCOMPRESORAQUE PRESENTA BASICAMENTE LAS SIGUIENTES ESTRUCTURAS:
UN MODULO COMUN DE ENTRADADESDE UNO HASTA CUATRO MODULOS DE COMPRESIONUN MODULO CENTRALUN MODULO DE VENTEOPLANTAS DESHIDRATADORAS (Si aplica en el area)
PLANTAS COMPRESORAS
En estas instalaciones, los modulos de compresion estan constituidos por depuradores, intercambiadores de calor y compresores centrifugos, ademas poseen equipos asociados a a estos sistemas tales como:
Motores Eléctricos, Válvulas de Control, Válvulas con actuadores mecánicos, neumáticos y/o eléctricos, Válvulas de Retención “Check Valve” y valvulas de seguridad.
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR
EL DEPURADOR
Es un recipiente metalico en posicion vertical u horizontal que mediante mallas y bandejas internas tiene la funcion de retener el liquido presente .enla corriente de gas.
En la entrada de la planta se ubican los depuradores que reciben el gas proveniente de las estaciones de flujo y en los modulos de compresion estan instalados en la sucion de la primera etapa y en las descargas de cada compresor.
Salida del Gas
Entrada del GasPlaca choque oDeflectora
Controlador yValvula de controlde nivelVisor o
Mirilla
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR
DEPURADOR
Valvula deSeguridad
Venteoplanta
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR
INTERCAMBIADOR DE CALOR CON AIRE DE ENFRIAMIENTO Una función importante en la operación de los compresores la realizan los enfriadores, estos reducen la temperatura del flujo de proceso mediante la transferencia de calor, bien utilizando un fluido refrigerante (Enfriador) o utilizando aire(Fin-Fans)
Es una estructura metalica articulada a un ventilador (FIN FAN), instalado a cada una de las descargas de cada compresor.
El enfriador es del tipo de tubos y aletas, horizontal, enfriado por el Aire suplido por los ventiladores de tiro forzado ubicados debajo del Enfriador. El gas de proceso fluye a traves de los tubos mientras que el aire pasa por la parte externa de los tubos.
Su funcion es recibir el gas de la descarga del compresor a una temperatura de 350 grados F y bajar la temperatura a 115 grados a efectos de no ocasionar problemas en el compresor.
Enfriador
Separador
GasCaliente
Gas seco
Drenaje de Condensado
Demister
INTER ENFRIADORESSEPARADORES
•EL COMPRESOR
•Descripcion del Compresor
•Clasificación
• Sistemas Auxiliares
¿QUE ES UN COMPRESOR?
Es una maquina construida con la finalidad de comprimir fluidos gaseosos a determinadas presiones.
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR
Los compresores se clasifican en dos grandes grupos:
1- DESPLAZAMIENTO POSITIVOSe dividen en dos grupos Reciprocantes y Rotativos.
2- DINAMICOS
Llamados tambien Centrifugos se dividen en dos grupos:compresores Axiales y los compresores Radiales.
DINAMICOS
Compresor AxialEstos compresores se caracterizan por que el flujo del gas es paralelo al eje o árbol del compresor y no cambia de sentido como en los centrífugos. Los limites de capacidad de los compresores axiales esta a la derecha de los centrífugos lo que indica el empleo de estos compresores para manejarflujos mas grandes que los centrífugos hasta una presión de 230 psig aproximadamente. Su aplicación esta referida a las turbinas de gas y motores a reacción o en aplicaciones que requiera manejar flujos por encima de 100000 PCMS (Pies cúbicos por minuto) Se controla mediante un mecanismo de control de alabes variables del estator ubicado en las primeras etapas..
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR
Compresor Cetrifugo
Maquina que convierte energia cinetica en energia potencial(Presión) por medio de impulsores que giran a alta velocidad.
• El gas entra al impulsor a traves de su ojo, donde es acelerado desde este punto hasta el borde del disco.
• El gas es descargado al difusor, donde la direccion del flujo es cambiado, ocasionando una desaceleracion.
• Esta desaceleracion convierte la energia cinetica (velocidad) en energia potencial (presion).
• Finalmente, el gas sale por la descarga del compresor, luego de varias ciclos de aceleracion y desaceleracion.
DINAMICOS
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULARCompresor Centrifugo
DIFUSORESSUCCIONDESCARGA
IMPULSORES
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR Compresor Centrifugo
Componentes Basicos
1- Impulsor Es el elemento que transfiere la energía cinética en presión desde el centro u “ojo” del impulsor, fluyendo en dirección radial a través de los alabes
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR Compresor Centrifugo
IMPLUSORES ENSAMBLADOS EN EL EJE
ROTOR DEL COMPRESOR
2- Difusor Es el segundo elemento vital en un compresor, existen dos tipos comúnmente usados: los de alabes y sin alabes. Estos últimos tienen amplio rango de operación pero presentan bajo incremento de presión en caso de surge.
Parte superior de los difusores Parte inferior de los difusores y rotor
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR Compresor Centrifugo
ENSAMBLAJE DEL ROTOR CON LOS DIFUSORES
PROCESO DE INTRODUCIR EL CONJUNTO DENTRO DEL CASING O CARCAZA DEL COMPRESOR
Compresor Centrifugo
Componentes Basicos4- Cojinetes Estos proveen el soporte y posicionamiento adecuado a la parte rota- tiva dentro de la carcaza. Existen dos tipos principales:
a- Cojinetes de Empuje
b- Cojinetes Radiales
c- Cojinetes Magneticos
a- Cojinetes de Empuje Estos se usan para resistitr las fuerzas de carga, especificamente propor- cionan el posicionamiento axial y balancean la fuerza que se ejerce en sentido contrario al flujo durante la compresión de gas.
Disco de empuje con vista lado inactivo
Zapata del cojinete de empuje lado inactivo
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR Compresor Centrifugo
c- Cojinetes Magneticos
Los cojinetes magnéticos mantienen suspendido el rotor en un campo mag-netico debido a la atracción del material ferroso. El circuito incluye senso-res de desplazamiento del eje, control del campo magnético para aumentar y/o disminuir el campo magnético de los polos para así mantener el centro.
Beneficios•Reduce el consumo de energía.•Es ideal para equipos que operana altas velocidades.•Utiliza un control único sobre elrotor.•Alta capacidad de carga-cojinetescon respecto a los cojinetes hidro-mecánicos.
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR Compresor Centrifugo
a- Sellos Laberinto Interetapa: están instalados en las guías de entrada, diafragmas y en la pared divisoria en caso se Compresores Back to Back). Consisten de una serie de anillos o puntos de toque dispuestos en serie con la finalidad de producir expansiones sucesivas del fluidos.Son reemplazables y la tolerancia entre los sellos y cubierta de losimpulsores y espaciadores es peque-ña para así limitar las fugas de gas desde la descarga hacia la entrada de los impulsores.
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR
b- Sellos de Aceite : están instalados en la entrada del cabezal adyacente al final del ensamblado del compresor, estan dise- ñados para prevenir fugas de gas hacia los cojinetes asi como también evitar la contaminación del proceso de gas con vapores de aceite. La operación de estos la detallaremos mas adelante en el sistema de aceite de sellos.
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR
c- Sellos Secos : al igual que los sellos de aceite, están instalados
en la entrada del cabezal adya- cente al final del ensamblado del compresor, estan diseñados para prevenir fugas de gas hacia los cojinetes asi como también evitar la contaminación del proceso de gas con vapor es de aceite.
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR
Compresor CentrifugoConfiguraciones del compresor Centrifugo
Para el manejo de los requerimientos operacionales con o sin interenfriamiento del gas, existen configuraciones de compresores entre las que tenemos :
Entrada
Corriente Lateral Descarga
1- Straight Thru With Sidestreams
Entrada Entrada
Descarga2- Double Flow (Doble flujo)
Descarga
Entrada
3- Back to Back (Espalda con espalda)
DescargaEntrada
4- Compound (Compuesto)
Compresor Centrifugo
Problemas TipicosBajo ciertas reglas de operación, un compresor centrifugo debe funcionar a unapresión y una capacidad de trabajo dadas por el fabricante,por lo que se debeevitar la ocurrencia de dos fenómenos de los cuales mas adelante hablaremosde las causas y como proteger al compresor:
SURGE y STONEWALL
SISTEMAS AUXILIARES
Bajo la denominacion de sistemas auxiliares, se incluyen todos los sistemas que siendo impresindibles para la operacion normal de la planta, no forman parte de las lineas principales de proceso.
La Planta Modular posee algunas fuentes de suministro autogeneradas, la mayor parte de ellas son suministradas desde el Modulo de Servicios.
SISTEMAS AUXILIARES
COMPONENTES
1-Sistema Lubricación2- Sistema de aceite de Sellos3- Sistema de aire de servicio y herramientas4- Sistema de Aire de Instrumentos5-Sistema de Gas combustible-arranque6-Sistema Electrico
SISTEMAS AUXILIARES
Sistema de Lubricación de Compresores CentrifugosExisten dos tipos de sistemas de lubricación en un compresor centrifugo:(1) lubricación de los cojinetes (Turbina de potencia, caja de engranajes, cojinetes radiales y de empuje, (2) lubricación para el sistema de sellos.
Generalmente el sistema esta formado por un bomba principal y una auxiliar,estas pueden ser accionadas por un motor eléctrico AC o por un a turbina deexpansión, operadas a través de un sistema de control de presión adecuado de tal manera que si la bomba principal falla en el suministro de aceite, labomba auxiliar entra en operación.
El sistema de lubricación incluye enfriadores y filtros dobles .
COMPONENTES E INSTRUMENTACION ASOCIADA AL SISTEMA LUBRICACION PRINCIPAL
FUNCIÓN
El sistema de lubricacion principal debe suministrar a la correcta presión y temperatura, aceite a los cojinetes de la tp, caja engranajes y compresores con el fin de lubricar y enfriar
INSTRUMENTACIÓN
• Reservorio: interruptor/transmisor de nivel, rtd
• Rtd temperatura Suministro y drenaje aceite a cojinetes
• Transmisor de presion diferencial en filtros
• Transmisor de presión suministro aceite a los cojinetes
• Rtd en la entrada y salida del enfriador de aceite
COMPONENTES E INSTRUMENTACION ASOCIADA AL SISTEMA LUBRICACION PRINCIPAL
FUNCIONAMIENTO
Durante la operación del sistema de lubricación principal, resaltan los siguientes eventos:
• Chequeo de permisivos: buen nivel de aceite
• Secuencia de arranque: realiza pre-lubricacion de cojinetes, probar bomba dc de emergencia
• Operación normal: suministra acite a los cojinetes. Monitorea adecuadas presiones y temperaturas, maneja logica de respaldo de bombas
• Secuencia de paro: asegura post-lubricacion de cojinetes. Asegura post-lubricacion de emergencia a traves de bomba dc o tanque elevado
SISTEMAS AUXILIARESSistema de Lubricación de Compresores Centrifugos
2-Sistema de aceite de Sellos
Aceite de Sellos:
Para el proceso, el compresor centrifugo tiene la ventaja de que envia gas libre de aceite y de que no hay piezas que se desgastan en la corriente del compresor por lo que existen sellos del tipo Seco y sellos de aceite, por lo que para los casos donde los del tipo seco no son recomendables pueden usarse sellos de aceite. Estos sellos, evitan fugas de gas al exterior.
El aceite de sello es mantenido con una presión mas alta que la presión de gas,la diferencia de presión previene la migración de gas hacia el área de cojinetes.
Los sistemas de aceite de sellos mas utilizado para el caso de compresores de gasnatural son :
El de Anillo de Carbon y el de Pelicula de Aceite con Tanque elevado
Controlador de Nivel
Cabezalde Aceitede Sellos
Gas/Aceite agrioVenteo
Transmisor de Nivel
Valvulas de control
Sistema de Aceite con Pelicula de Aceite
TK Principal
Desgasificador
Alto Nivel
Bajo Nivel
PLANTAS COMPRESORAS
PLANTA MODULAR
Sistema de aire de servicios y Herramientas: El proposito de este sistema es el de suministrar el aire de serviciosy herramientas para la operacion de equipos neumaticos.
Sistema de aire de Instrumentos.
El objetivo de este sistema es el de suministrar aire limpio y seco a una presion de90 psig, para la operacion de todos los instrumentos neumati-cos existentes para la Medicion, registro y control de las operaciones que se realizan en la planta.
LA TURBINA A GAS
• Descripción de la Turbina
• Tipos de Turbinas
TURBINAS AERODERIVATIVAS
(GENERADORES DE GAS)
• Operación
• Componentes Principales
• Sistemas Auxiliares
• Sistemas de Control y Proteccion
GENERADORES DE GAS
Rolls Royce Avon 1534/35Componentes PrincipalesSistemas Auxiliares
General Electric LM2500Componentes PrincipalesSistemas Auxiliares
¿Que es una Turbina a Gas?
Es aquella maquina que proporciona energía mecánica a partir de un “chorro” de gases calientes provenientes de la combustión de un fluido.
El combustible puede ser gaseoso o liquido, generalmente de origen fósil.
Entrada de aire
Camara de combustion
Turbina Mecanica
Escape
CICLO DE LA TURBINA
Potencia hacia el Compresor
Salida de potencia
Turbina de Potencia delGenerador degases
Entrada de Combustible
TURBINAS A GAS INDUSTRIALES
TIPOS DE TURBINAS
TURBINAS A GAS AERODERIVATIVAS
TURBINAS A GAS INDUSTRIALES
Turbinas cuyos componentes han sido diseñados y conceptualizados para aplicaciones industriales específicamente. Las hay de uno de dos y de tres ejes. Sus componentes son robustos ( Cámara de combustión, toberas, alabes, etc.)
TIPOS DE TURBINAS
TURBINAS A GAS AERODERIVATIVAS (GG)Tipo de turbinas conocido también como Generadores de Gas, provienen de diseños originalmente fabricados para aplicaciones AERONAUTICAS y han sido adaptados para aplicaciones industriales.
TIPOS DE TURBINAS
TURBINAS AERODERIVATIVAS “ GENERADORES DE GAS”
COMPRESION DE GAS
COMPRESOR AXIAL
Los compresores Axiales están formados por dos secciones: una estática
o estator que puede ser de ángulo fijo o variable, y otra rotativa
llamado rotor, en ambas, están montadas varias filas de aspas o alabes
con forma aerodinámica que permiten el paso de flujo de aire a través
de cada etapa del compresor aumentando la presión.
La función es la de elevar la presión del fluido manejado (aire), una
parte para ser mezclado con el gas para la combustion y la otra para
enfriamiento de sus componentes asi como para establecer el sello de
aire en el sistema de lubricación.
Posee sistemas de control para proteger al compresor de fenómenos
presentados tales como Surge y Stall.
COMPONENTES MAYORES DE UN GENERADOR DE GAS
COMPRESOR AXIAL
COMPONENTES MAYORES DE UN GENERADOR DE GAS
ESTATOR
ROTOR
COMPRESOR AXIAL
COMPONENTES MAYORES DE UN GENERADOR DE GAS
ESTATOR
ROTOR
COMPRESOR AXIAL
COMPONENTES MAYORES DE UN GENERADOR DE GAS
COMPONENTES MAYORES DE UN GENERADOR DE GAS
LA TURBINA DEL COMPRESOR
ALABE DEL ESTATOR
COMPONENTES MAYORES DE UN GENERADOR DE GAS
COMPONENTES MAYORES DE UN GENERADOR DE GAS
LA TURBINA DEL COMPRESOR
ALABES DE LA TURBINA
• Se encuentra conectada aerodinámicamente a la sección del Generador de Gas.
• Utiliza el 35% de la energía proveniente de los gases calientes que salen de la cámara de combustión.
• La turbina de Potencia o Turbina Libre maneja la carga, bien a través de una caja de engranaje o directamente conectado con un eje de transmisión.
TURBINA DE POTENCIA (Turbina Mecánica)
Sección del generador de gas donde se expanden los gases calientes generando
un torque mecánico que se utiliza para mover la carga acoplada.
ROTOR
ESTATOR
ENSAMBLE ROTOR/ESTATOR
TURBINA DE POTENCIA (Turbina Libre o Mecánica)
SISTEMAS
AUXILIARES
• ARRANCADOR
• SISTEMA DE IGNICION
•SISTEMA DE ACEITE LUBRICANTE / HIDRAULICO
• CASETA DE FILTRACION
•SISTEMA DE ESCAPE
• MODULO Y/O CABINA DEL GENERADOR DE GAS
•COMPONENTES E INSTRUMENTACION ASOCIADA AL SISTEMA SUMINISTRO GAS ARRANQUE / COMBUSTIBLE
SISTEMAS AUXILIARES
COMPONENTES
INSTRUMENTACIÓN
• RESERVORIO: INTERRUPTOR/TRANSMISOR DE NIVEL, RTD
• RTD TEMPERATURA SUMINISTRO ACEITE A COJINETES
•RTD TEMPERATURA DRENAJES DE LOS COJINETES
• TRANSMISOR DE PRESION DIFERENCIAL EN FILTROS
• TRANSMISOR DE PRESIÓN SUMINISTRO ACEITE A LOS COJINETES
• TRANSMISOR DE PRESION SUMINISTRO ACEITE HIDRAULICO (ALABES Y VÁLVULA)
SISTEMA DE ACEITE LUBRICANTE / HIDRAULICO DEL GENERADOR DE GAS
SISTEMAS AUXILIARES
• GENERADORES DE GAS
•Rolls Royce Avon
General Electric LM2500
GENERADORES DE GASRolls Royce Avon
GENERADORES DE GAS AVON
El compresor axial esta formado por 17 etapas con una relación de compresión de 10:1
CARACTERISTICAS
EXTENSION DE ENTRADA DE AIRE
COJINETE FRONTAL
ALABES GUIASETAPA 00
DEL ESTATOR
ETAPA 0DEL ESTATOR
VALVULA DE ALIVIO
GENERADORES DE GAS AVON
CARACTERISTICAS
Actuador HidráulicoIGV Ramp
Alabes DireccionalesIGV
Los alabes direccionales se encuentran soportados en ambos extremos por bujes y sonmovidos por un accionador hidráulico el cual recibe la presión de descarga del compresorAxial (P2) en función de la velocidad N1 activando al sistema, una calibración especificaposiciona el Angulo de ataque de los alabes direccionales .Con la unidad parada el ángulo debe estar en +32º y con la unidad operando a la velocidadde 7500 rpm deben estar en -7º .
GENERADORES DE GAS AVON
CARACTERISTICAS
2 Válvulas de Alivio, las cuales están ubicadas en la 4ta y 7ma etapa del compresor axialy su función es drenar el aire a bajas velocidades a fin de evitar perdidas aerodinámicas y/o choque en sus diferentes etapa ( surge o stall ). Son actuadas al recibir señal de presión hidráulica proveniente del accionador Hidráulico el cual es calibrado en función de laVelocidad para abrir y cerrar dichas válvulas..
4ta Etapa7ma Etapa
GENERADORES DE GAS AVON
CARACTERISTICAS
El sistema de arranque esta constituido por un arrancador externo al generador. El arran-cador es del tipo turbina expansora y acoplado al GG a través de un cardan, su funciónes la de acelerar la maquina hasta las velocidades especificadas de ignición y velocidadauto sostenida.
Arrancador
Eje o Cardan
GENERADORES DE GAS AVON
CARACTERISTICAS
El sistema de lubricación e hidráulico esta compuesto por dos paquetes de bombas acopla-das a dos motores eléctricos respectivamente, cada bomba posee cuatro etapas o secciones,una para aceite lubricante (Lubricar los cojinetes del GG) , tres de barrido las cuales extraenel aceite de los cojinetes y una para el aceite hidráulico cuya función es la de suministrar elaceite tanto al actuador IGV Ramp, válvulas de alivio y actuador de la válvula de control decombustible dado el caso.
El sistema es activado con la secuencia de arranque (Hidráulico/Lubricante), la presion de aceite hidráulico (700 psig) llega hasta el actuador del sistema de control de aire , actua-dor de la válvula de gas combustible y válvulas de alivio respectivamente , el aceite Lubricante se mantiene en By Pass hacia el tanque principal a una presión de 45 Psig.
Al conectar el arrancador y luego de terminado el periodo de purga la unidad acelera yal alcanzar la velocidad de 2800 RPM se abre la válvula que da paso al aceite hacia el generador lubricando sus respectivos cojinetes activándose así el sistema de protección.
GENERADORES DE GAS AVON
CARACTERISTICAS
Motores
Bombas
TK de Aceite
Panel de Interruptores e indicadores
DISTRIBUIDOR DE ACEITELUBRICANTE
GENERADORES DE GAS AVON
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS AVON
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS AVON
CARACTERISTICAS
El sistema de instrumentación que toma las variables velocidad, presión, vibracióny temperatura están configurados de esta forma:
COMPONENTECOMPONENTE UBICACIONUBICACION FUNCIONFUNCION
2 Sensores de Velocidad2 Sensores de Velocidad Están ubicados en la Están ubicados en la parteparte
Central del GG y sensan Central del GG y sensan a través de un eje/piñón a través de un eje/piñón acoplado al eje del rotoracoplado al eje del rotor
Medir la velocidad N1, Medir la velocidad N1, esta variable es utilizada esta variable es utilizada por el controlador de por el controlador de velocidad.velocidad.
2 Sensores de Vibración2 Sensores de Vibración
(Sísmicos o del tipo (Sísmicos o del tipo Acelerómetro)Acelerómetro)
Uno ubicado en la parte Uno ubicado en la parte delantera y el otro en la delantera y el otro en la parte central.parte central.
Sensar la vibración del Sensar la vibración del GG, y proteger la GG, y proteger la maquina .maquina .
3 Sensores de presion3 Sensores de presion Entrada y salida del Entrada y salida del compresor axial asi como compresor axial asi como la Descarga del GG.la Descarga del GG.
P1, P3 y P6. Estas P1, P3 y P6. Estas presiones son presiones son importantes para importantes para determinar la eficiencia determinar la eficiencia del GG. del GG.
1 arnés de 8 termocuplas1 arnés de 8 termocuplas Cono de escape de GGCono de escape de GG Medir T5. Temperatura Medir T5. Temperatura de descarga de los gases de descarga de los gases del GGdel GG
1 RTD1 RTD Succion del Generador o Succion del Generador o PlenumPlenum
Medir T1 o temperatura Medir T1 o temperatura de entrada o ambientede entrada o ambiente
GENERADORES DE GAS
General Electric LM2500
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC
El generador de gas LM 2500, esta diseñado para funcionar con una turbina de po-tencia suministrada por el cliente o bien por una GE.
Compresor axial Turbina de Potencia GE
Esta compuesto por un compresor axial de geometría variable de 16 etapas con una relación de 18:1.
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC
El sistema de control de aire , esta compuesto por alabes direccionales ubicados desde la 1ra etapa a la 7ma etapa del compresor axial.
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC
BRAZO NIVELADOR
ACTUADOR
BELLCRANK
BRAZO IMPULSOR
ESTATORES VARIABLES
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC
SENSOR DE VELOCIDAD
SERVO VALVULA
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC
INYECTORES DE GAS COMBUSTIBLE
Una turbina de alta presión constituida por dos etapas HP e IP montadas directamente sobre el eje.
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC
Caja de Accesorios
Caja de accesorios
Radial Driveshaft
LM2500
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC
El sistema de arranque esta formado por una turbina expansora que esta acopladadirectamente a la caja de accesorios del GG. Su función es acelerar al generadorhasta las velocidades especificadas de ignición y aceleración autosostenida.
CAJA DE ACCESORIOSARRANCADOR NEUMATICO
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC
SISTEMA DE BOMBAS DE ACEITE LUBRICANTE E HIDRAULICO
El sistema de instrumentación esta conformado por los siguietes dispositivos:
COMPONENTECOMPONENTE UBICACIONUBICACION FUNCIONFUNCION
2Sensores de Velocidad2Sensores de Velocidad Ubicados en la caja de Ubicados en la caja de accesorios del GG.accesorios del GG.
Medir la velocidad N1, Medir la velocidad N1,
3 tomas de presion3 tomas de presion Dos ubicados uno en la Dos ubicados uno en la succion y otro en la succion y otro en la descarga del compresor descarga del compresor axial.axial.
-Uno en la descarga de la -Uno en la descarga de la turbinaturbina
Medir P1 y P3Medir P1 y P3
Medir P6Medir P6
1 Sensors de Vibracion1 Sensors de Vibracion Parte central del GGParte central del GG Medir la vibracion del GGMedir la vibracion del GG
1 arnés de 11 1 arnés de 11 termocuplastermocuplas
Instaladas en el medio de Instaladas en el medio de la turbina.la turbina.
Temperatura de Temperatura de descarga de los gases del descarga de los gases del GGGG
1 RTD1 RTD
3 RTD3 RTD
Succion del Generador o Succion del Generador o PlenumPlenum
A la salida de los baridos A la salida de los baridos de los cojinetesde los cojinetes
Medir T1 o temperatura Medir T1 o temperatura de entrada o ambiente.de entrada o ambiente.
Medir la tempratura de Medir la tempratura de aceite de los barridos de aceite de los barridos de los cojineteslos cojinetes
CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC
El mantenimiento es un proceso compuesto por cinco etapas:
Planificación: Es el punto de mantenimiento de donde se define las acciones, secuencia de actividades y recursos necesarios.
Programación: Consiste en detallar las acciones a realizar para el cumplimiento de las actividades de mantenimiento y distribuirlas en lapsos de tiempo.
Ejecución: Es la etapa de mantenimiento en la cual concurren los recursos disponibles para llevar a cabo las actividades programadas.
Control: Es la etapa de donde se evalúa la ejecución de las actividades y las tareas de mantenimiento realizadas (Optimización costo tiempo de ejecución).
Supervisión: Es la etapa envolvente del proceso que involucra lo presencia y participación de planificador, programador, ejecutor, y controlador de los mantenimientos.
INSPECCION Y MANTENIMIENTO DE LOS GENERADORES DE GAS
Mantenimiento Predictivo: Significa la determinación de las expectativas de vida que tiene cualquier componente para ser reemplazado en un tiempo óptimo. Éste mantenimiento se basa en recomendaciones del fabricante, probabilidad de estadísticas, termografías, inspecciones oculares y análisis de vibración.
Mantenimiento Preventivo: Esta es toda actividad ejecutada para alargar a condición operativa de un equipo o instalación efectuada antes de que ocurra la falla.
No es más que utilizar el mantenimiento predictivo para así planificar y programar, de tal manera que se asegure una operación continua sin interrupciones con alta frecuencia.
Mantenimiento Programado: Son los mantenimientos previamente planificados, a través de ellos se puede predecir un programa organizado que refleja el tiempo, personal, materiales, repuestos, maquinarias, equipos y costos, así como también un orden cronológico y secuencial de las actividades que deben efectuarse en el momento de efectuar el mantenimiento.
Mantenimiento Programado y Mantenimiento No Programado.
INSPECCION Y MANTENIMIENTO DE LOS GENERADORES DE GAS
Mantenimiento No Programado: Es el mantenimiento imprevisto, no planificado o sorpresivo originado por un desperfecto que interrumpe la operación o funcionamiento de la máquina a causa de una falla que puede afectar la producción. Sobre todo cuando es un equipo crítico o principal. Este mantenimiento no cuenta con un programa preestablecido.
Nota: Cuando la avería o ruptura, ocasiona daños mayores se debe aplicar (Fast Track Mantenence Project “Proyecto de Mantenimiento de Trayectoria Acelerado”).
Mantenimiento Correctivo: Es el conjunto de acciones necesarias para devolver un equipo o instalación a sus condiciones operativas cuando a consecuencia de una falla se interrumpe su operación y deja de prestar calidad de servicio para lo cual es corregido.
INSPECCION Y MANTENIMIENTO DE LOS GENERADORES DE GAS
INSPECCION Y MANTENIMIENTO DE LOS GENERADORES DE GAS
MANTENIMIENTO A LOS COMPRESORES AXIALES
Cuando una turbina opera continuamente, esta expuesta a que los filtros de aire pierdan eficiencia y pasen particulas al compresor axial los cuales se vanacumulando en los alabes disminuyendo la eficiencia de la turbina, dando origen a fallas tales como Altas Temperatura de Gases de Escape como consecuencia de la baja presion de aire de descarga del compresor axial, por los que es necesariouna limpieza y/o lavado del compresor.
Los depositos acumulados en los alabes de los compresores axiales de las turbinasa gas, se remueven frecuentemente utilizando agentes limpiadores. Los mismospueden ser rociados cuando la turbina esta operando normalmente (Lavado- on line)o fuera de operación (Lavados Off’line o Crank-soak).
CONTROL DE VELOCIDAD
Es realizado a través de un Controlador, bien dedicado y/o utilizando un PLC
en el cual estan configurados y/o programados diferentes puntos de control de
las variables criticas que maneja. (Velocidad de la Turbina de Potencia,
Temperatura de Escape, Velocidad del Generador de Gas, Presión de
Descarga del Compresor Axial, curvas de aceleracion y desaceleracion) .
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TURBINA . T.P.
CAMARA DE
COMBUSTION
Gas Combustible
EGT HIGT DIF.ALARMSGOV SHUTDWNRAMP CONTROLN1 CONTROLN2 CONTROLEGT CONTROLACCEL CONTROLDECEL CONTROL
N1 SW1N1 SW2N1 OVSPDN2 SW1N2 SW2
N2 OVSPDEGT SW1EGT SW2EGT OVTMP
Relay
Module
RAMP STAR
N1 RAISE
NI LOWERN2 RAISEN2 LOWER
REMOTETRIP IDLE
EXT. SHUTDWN
RESET
COLD JUCTION (T/C)COLD JUCTION (T/C)
Pres. Desc Axial CDP
Tmp. Ambiente BIAS (RTD)
Vel. N1 GG 2 Pick Up
Vel. N2 TP 2 Pick Up
Temp. Escape EGT (11 TC)Control de carga
Hacia el PLC
Aire
CONTROL DE VELOCIDAD
COMPRESOR AXIAL
VALVULA DE CONTROL DE COMBUSTIBLE
CONTROLADOR DE VELOCIDAD
Arquitectura de los Sistemas de Supervisión y Control
PLC's Se dispone de sistemas de control basados en PLC's de arquitectura abierta que ofrece flexibilidad, facilidad de uso y amplia disponibilidad de estos equipos. Se encuentra con la capacidad de integrar bajo la plataformas: GE FANUC, AB, Modicon.
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INSTRUMENTACION ASOCIADA AL CONTROLADOR DE VELOCIDAD
Pick up magnéticos de velocidad
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INSTRUMENTACION ASOCIADA AL CONTROLADOR DE
VELOCIDAD Termocuplas para medir la temperatura de escape. Se requiere promedio e individuales. Pueden ser sencillas, doble o triples dependiendo del fabricante
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Transmisor de Presion
INSTRUMENTACION ASOCIADA AL CONTROLADOR DE
VELOCIDAD
Transmisor de presión descarga compresor axial (cdp), transmisores para monitorear la presión antes y después de la válvula de control de combustible
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INSTRUMENTACION ASOCIADA AL CONTROLADOR DE
VELOCIDAD
Sensor de temperatura RTD´s
•Rtd para monitorear temperatura
ambiente y temperatura del gas combustible
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INSTRUMENTACION ASOCIADA AL CONTROLADOR DE
VELOCIDAD
Elementos de Control:En cuanto al elemento final de control, existen varias opciones para satisfacer un amplio rango de aplicaciones entre las que se tiene:
Con actuador hidraulico Con actuador electrico
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SURGE
Surge u oleaje es una situacion de inestabilidad del compresor centrifugo, donde se producen repetidas reversiones del sentido del flujo a traves del compresor.
Este fenomeno ocurre por la operación a bajo flujo del compresor, en el cual
la presión de descarga no vence a la presion del cabezal lo que hace que el
flujo se invierta ocasionando una violenta reacción de carga y vacio del com-
presor acelerando y desacelerando la parte motora acoplada y a la vez produciendo un fuerte golpe en el cojinete axial producto del movimiento axial del rotor.
CONTROL Y PROTECCION DE COMPRESORES CENTRIFUGOS
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CONTROL ANTISURGE (Criterios de Selección)
Los compresores centrífugos, al igual que todo equipo importante para procesos,se deben controlar con la mayor eficiencia posible para tener un funcionamientoeficiente de la planta. Al idear un sistema de control Antioleaje se debe tener en cuenta la forma de evitar una condición de surge o inestabilidad, por lo que la función del sistema es la de detectar la alteración potencial y compensarla auto-maticamente manteniendo un flujo en el compresor mayor que el de la condiciónde surge, por lo que el controlador, las válvulas de control y los accesorios utiliza-dos deben cumplir con los requisitos para esta función.Por ejemplo para seleccionar la válvula ideal para un sistema antioleaje se deben tener los siguientes aspectos:
•Tiempo de recorrido•Ubicación•Característica•Actuador y equipos auxiliares(Posicionador, transductor electro-neumatico)•Dimensionamiento
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CONTROL ANTISURGE/SELECCIÓN DE VALVULAS
Arquitectura de los Sistemas de Supervisión y Control
CONTROL ANTISURGE/SELECCIÓN DEL CONTROLADOR
Un sistema exitoso de control de surge consiste de varias partes:
Un algoritmo de CALIBRACION que determina donde el compresor operacon relación al limite de surge.
Un algoritmo de CONTROL que ajusta los elementos finales de control paraevitar que el punto de operación cruce el limite de surge.
Existen varios tipos de algoritmos de control, que se pueden adaptar a las condiciones operacionales el compresor, bien tomando como set pointel Diferencial de Presion del compresor (P2-P1) y como variable la señal deltransmisor de flujo y/o la Relacion de Compresion P2/P1 como set pointy la medicion de flujo como variable.
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PROTECCION POR TEMPERATURA EN CONJINETES
SENSORES RTD´S
PROTECCION POR FUEGO
DETECTORES DE FUEGO
Detectores de fuego-Se emplea tecnología UV, IR, UV/Ir, 3 IR.-Pueden trabajar como unidades autónomas
o en conjunto con su controlador.-Alta confiabilidad y rechazo a falsas alarmas.
Detectores de gas- Se cuenta con detectores Infrarrojos,
Catalíticos y Electroquímicos.- Para gases combustibles y tóxicos.- Máxima eficiencia en la prevención
de fugas de gases
PROTECCION POR PRESENCIA DE GAS EN LA CABINA DEL G.G.
Fire PumpBombas contra incendio de - Carcasa Partida - Verticales en línea -
Horizontales - Turbina - Motores eléctricos y diesel Listados por UL
y aprobados por FM.
SISTEMA DE EXTINCION
VALVULAS DE DILUVIO
SISTEMA DE EXTINCION
BOMBAS ELECTRICAS DEL SISTEMA CONTRA INCENDIOS
SISTEMA DE EXTINCION
¿QUE PASARIA SI UNA PROTECCION ES INHIBIDA O BLOQUEADA?
DAÑOS CATASTROFICOS
DAÑOS CATASTROFICOS
DAÑOS CATASTROFICOS
DAÑOS CATASTROFICOS
CONTROL Y SUPERVISION DE PLANTASMODULARES
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
COMPRESORES Selección, Uso y MantenimientoRichard W. Greene
MANUAL DE TURBINAS SOLARCaterpillar
DISEÑO Y CONTROL DE COMPRESORES CENTRIFUGOSImo Delaval
SISTEMAS DE SUPERVISION Y CONTROL BASADO EN REDES ABIERTAS DE PROCESOY CAMPO Nelson Mata / Jose Goncalves
MANUAL DE OPERACIÓN DEL CONTROLADOR ANTISURGE PETROTECH
MAUAL DE OPERACIÓN DEL CONTROLADOR ANTISURGE CCC
MANUAL DE EQUIPOS DE PROCESOS Cied.
Muchas gracias.
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