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

1. 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.

3. LA CENTRAL ELÉCTRICA ELECTROQUIL S.A.

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

5. ELEMENTOS CONSTITUYENTES.

6. 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

7. 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

8. EQUIPO DE TRATAMIENTO DE AGUA • Clarificador • Osmosis Inversa • Desmineralizador

9. EQUIPO DE ENFRIAMIENTO • Tanque #4 de 220.000 Glns. • Bombas centrifugas • Motores eléctricos de 5 y 3 Hp. • Unidad de enfriamiento ¨Chiller¨

11. EQUIPO MECANICOTURBINA A DIESEL LM6000GE Características: LM = Land and Marine 6000 x 10 = 60000 Hp. SPRINT = Incrementa potencia en aproximadamente 3.9 MW

12. 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)

13. Colector de aire de las válvulas de sangrado (VBV) 14 etapas Compresor de alta (HPC) Compresor estructura posterior Combustor anular 5 etapas Compresor de baja (LPC) Turbina Parte post. 5 etapas Turbina de baja presión (LPT) Compresor Est. Del. Alabes guías móviles a la entrada del LPC (VIGV). 2 etapas Turbina de alta presión (HPT). GearBox Accesorio TURBINA LM 6000 (Vista de componentes)

14. OPERACION • El aire entra por VIGV y pasa al Compresor de baja (LPC) con un radio de compresión 2.4:1; luego pasa al compresor de alta (HPC) con un radio de compresión 12.5:1. Total de compresión 30:1. • 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.

16. 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.

17. EQUIPO ELECTRICO Generador Eléctrico Características:

18. 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.

19. 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 Rotor Generador de magneto permanente Rotor del excitador Generador de magneto permanente

20. 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

21. SUB-ESTACION SISTEMA 138KV SUB-ESTACION SISTEMA 69KV

22. SISTEMA DE CONTROL HIDRAULICO

23. 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.

24. DIAGRAMA DEL SISTEMA HIDRAULICO

25. PROTECCIONES

26. PROTECCIONES DEL GENERADOR

27. SISTEMA DE CONTROL WOODWARDNETCON 5000

28. 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.

29. 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:

31. ARQUITECTURA DEL SISTEMA

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.

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

36. HERRAMIENTAS UTILIZADAS PARA DETECTAR FALLAS EN LA UNIDAD LM6000GE

37. 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.

38. 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.

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

41. 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

42. 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.Alarm:R1_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 > NOTE 6 NOTE 5 DEGF > NOTE 5 1 6 1 UR1.1A6J1- W106 - TBA106-2 611 - -

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

48. 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.