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INTRODUCCION
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 (Cont.)
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 BaruaMotatan .
OBJETIVO DEL CURSO
EL OBJETIVO:
Visión sistemática del proceso de compresión de gas, sus componentes, equipos principales y auxiliares, principio de funcionamiento y mantenimiento 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 de de las plantas de compresión tipo modular atendiendo a las nuevas tecnologias 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 compresores Cooper Bessemer utilizados en los modulos de compresión Lama II, Lama IV, Unigas 4, Lagogas 6, Cincogas 5, Ceutagas 4.
CONTENIDO 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 (Cont.) 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.
LA PLANTA COMPRESORA Y SU INTEGRACION EN EL PROCESO DE PRODUCCION CRUDO/GAS
TERMINOS BÁSICOS 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).
LA PLANTA COMPRESORA Y SU INTEGRACION EN EL PROCESO DE PRODUCCION CRUDO/GAS
COMPORTAMIENTO DEL GAS DESDE QUE SALE DEL YACIMIENTO GAS DE BAJA PRESIÓN
GAS CRUDO AGUA
GAS HUMEDO + H2O
MULT. GAS DE BAJA ESTACION DE FLUJO
GAS DE ALTA PRESIÓN
GAS HUMEDO + H2O
GAS HUMEDO
PLANTA DE PLANTA DE GAS DESHIDRATACIÓN MODULAR
CRUDO
INYECCIÓN DE GAS LIFT
MULT. GAS DE ALTA
*
TRANSFERENCIA CLIENTES
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PLANTAS COMPRESORAS
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: ďƒ˜PLANTAS CONVENCIONALES O INDUSTRIALES ďƒ˜PLANTAS 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. TIPO CADENA O SERIE SUCCION
DESCARGA
PLANTAS COMPRESORAS
2- El tipo paralelo donde la succi贸n y la descarga son comunes para un grupo de compresores, ejemplo LAMA I, LAMA III, LAMARGAS TIPO PARALELO
DESCARGA SUCCION
TURBINA
PLANTAS COMPRESORAS
LAMA III
PLANTAS COMPRESORAS
LA PLANTA MODULAR ES UNA INSTALACION TURBOCOMPRESORA QUE PRESENTA BASICAMENTE LAS SIGUIENTES ESTRUCTURAS:
UN MODULO COMUN DE ENTRADA DESDE UNO HASTA CUATRO MODULOS DE COMPRESION UN MODULO CENTRAL UN MODULO DE VENTEO PLANTAS DESHIDRATADORAS (Si aplica en el area)
PLANTAS COMPRESORAS PLANTA MODULAR
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
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.
PLANTAS COMPRESORAS PLANTA MODULAR Valvula de Seguridad Venteo planta
Salida del Gas
Entrada del Gas Placa choque o Deflectora
Controlador y Valvula de control de nivel
Visor o Mirilla
DEPURADOR
PLANTAS COMPRESORAS PLANTA MODULAR
INTERCAMBIADOR DE CALOR CON AIRE DE ENFRIAMIENTO Una funci贸n importante en la operaci贸n 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.
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INTER ENFRIADORES SEPARADORES
Gas seco
Enfriador
Demister
Gas Caliente
Drenaje de Condensado
Separador
•EL COMPRESOR •Descripcion del Compresor
•Clasificación • Sistemas Auxiliares
PLANTAS COMPRESORAS PLANTA MODULAR
多QUE ES UN COMPRESOR? Es una maquina construida con la finalidad de comprimir fluidos gaseosos a determinadas presiones. Los compresores se clasifican en dos grandes grupos:
1- DESPLAZAMIENTO POSITIVO Se dividen en dos grupos Reciprocantes y Rotativos.
2- DINAMICOS Llamados tambien Centrifugos se dividen en dos grupos: compresores Axiales y los compresores Radiales.
PLANTAS COMPRESORAS PLANTA MODULAR
DINAMICOS Compresor Axial Estos 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 manejar flujos 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 Centrifugo
DINAMICOS 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.
PLANTAS COMPRESORAS
Compresor Centrifugo
PLANTA MODULAR
DESCARGA
DIFUSORES
IMPULSORES
SUCCION
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
ROTOR DEL COMPRESOR
IMPLUSORES ENSAMBLADOS EN EL EJE
PLANTAS COMPRESORAS PLANTA MODULAR
Compresor Centrifugo
2- Difusor Es el segundo elemento vital en un compresor, existen dos tipos com煤nmente usados: los de alabes y sin alabes. Estos 煤ltimos tienen amplio rango de operaci贸n pero presentan bajo incremento de presi贸n en caso de surge.
Parte superior de los difusores
Parte inferior de los difusores y rotor
ENSAMBLAJE DEL ROTOR CON LOS DIFUSORES
PROCESO DE INTRODUCIR EL CONJUNTO DENTRO DEL CASING O CARCAZA DEL COMPRESOR
Compresor Centrifugo Componentes Basicos 4- Cojinetes Estos proveen el soporte y posicionamiento adecuado a la parte rotativa dentro de la carcaza. Existen dos tipos principales: a- Cojinetes de Empuje
b- Cojinetes Radiales c- Cojinetes Magneticos
PLANTAS COMPRESORAS PLANTA MODULAR
Compresor Centrifugo
a- Cojinetes de Empuje Estos se usan para resistitr las fuerzas de carga, especificamente proporcionan el posicionamiento axial y balancean la fuerza que se ejerce en sentido contrario al flujo durante la compresi贸n de gas.
Zapata del cojinete de empuje lado inactivo
Disco de empuje con vista lado inactivo
PLANTAS COMPRESORAS PLANTA MODULAR
Compresor Centrifugo
c- Cojinetes Magneticos Los cojinetes magnéticos mantienen suspendido el rotor en un campo magnetico debido a la atracción del material ferroso. El circuito incluye sensores 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 operan a altas velocidades. •Utiliza un control único sobre el rotor. •Alta capacidad de carga-cojinetes con respecto a los cojinetes hidromecánicos.
PLANTAS COMPRESORAS PLANTA MODULAR
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 los impulsores y espaciadores es pequeña 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 diseñados 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 adyacente 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.
Compresor Centrifugo Configuraciones del compresor Centrifugo Para el manejo de los requerimientos operacionales con o sin interenfriamiento del gas, existen configuraciones de compresores entre las que tenemos : 1- Straight Thru With Sidestreams 2- Double Flow (Doble flujo) Corriente Lateral
Descarga Descarga Entrada
Entrada
3- Back to Back (Espalda con espalda)
Entrada
4- Compound (Compuesto)
Descarga Entrada Entrada
Descarga
Compresor Centrifugo Problemas Tipicos Bajo ciertas reglas de operaci贸n, un compresor centrifugo debe funcionar a una presi贸n y una capacidad de trabajo dadas por el fabricante,por lo que se debe evitar la ocurrencia de dos fen贸menos de los cuales mas adelante hablaremos de 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 Lubricaci贸n 2- Sistema de aceite de Sellos 3- Sistema de aire de servicio y herramientas 4- Sistema de Aire de Instrumentos 5-Sistema de Gas combustible-arranque 6-Sistema Electrico
SISTEMAS AUXILIARES Sistema de Lubricación de Compresores Centrifugos Existen 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 de expansión, 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, la bomba 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 postlubricacion de emergencia a traves de bomba dc o tanque elevado
SISTEMAS AUXILIARES Sistema de Lubricaci贸n 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 presiรณn mas alta que la presiรณn de gas, la diferencia de presiรณn previene la migraciรณn de gas hacia el รกrea de cojinetes.
Los sistemas de aceite de sellos mas utilizado para el caso de compresores de gas natural son : El de Anillo de Carbon y el de Pelicula de Aceite con Tanque elevado
Sistema de Aceite con Pelicula de Aceite Transmisor de Nivel Alto Nivel
Bajo Nivel
Controlador de Nivel
Cabezal de Aceite de Sellos Gas/Aceite agrio Venteo Valvulas de control
TK Principal Desgasificador
PLANTAS COMPRESORAS PLANTA MODULAR
Sistema de aire de servicios y Herramientas: El proposito de este sistema es el de suministrar el aire de servicios y 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 neumaticos 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 1534/35 Componentes Principales Sistemas Auxiliares
General Electric LM2500 Componentes Principales Sistemas 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.
CICLO DE LA TURBINA Camara de combustion
Escape
Entrada de Combustible
Entrada de aire
Potencia hacia el Compresor
Turbina Mecanica
Turbina de Potencia del Salida de potencia Generador de gases
TIPOS DE TURBINAS
TURBINAS A GAS INDUSTRIALES
TURBINAS A GAS AERODERIVATIVAS
TIPOS DE TURBINAS 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.
TURBINAS AERODERIVATIVAS “ GENERADORES DE GAS”
COMPRESION DE GAS
COMPONENTES MAYORES DE UN GENERADOR 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
ROTOR
ESTATOR
COMPONENTES MAYORES DE UN GENERADOR DE GAS COMPRESOR AXIAL
ESTATOR
COMPONENTES MAYORES DE UN GENERADOR DE GAS COMPRESOR AXIAL
ROTOR
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
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. • 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 Libre o Mecรกnica)
ROTOR
ENSAMBLE ROTOR/ESTATOR ESTATOR
SISTEMAS AUXILIARES
SISTEMAS AUXILIARES COMPONENTES • 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
SISTEMA DE ACEITE LUBRICANTE / HIDRAULICO DEL GENERADOR DE GAS
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)
• GENERADORES DE GAS
•Rolls Royce Avon General Electric LM2500
GENERADORES DE GAS Rolls Royce Avon
GENERADORES DE GAS AVON CARACTERISTICAS El compresor axial esta formado por 17 etapas con una relación de compresión de 10:1 EXTENSION DE ENTRADA DE AIRE
COJINETE FRONTAL
ETAPA 00 ALABES GUIAS DEL ESTATOR
VALVULA DE ALIVIO
ETAPA 0 DEL ESTATOR
GENERADORES DE GAS AVON CARACTERISTICAS Los alabes direccionales se encuentran soportados en ambos extremos por bujes y son movidos por un accionador hidráulico el cual recibe la presión de descarga del compresor Axial (P2) en función de la velocidad N1 activando al sistema, una calibración especifica posiciona 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 velocidad de 7500 rpm deben estar en -7º .
Alabes Direccionales IGV
Actuador Hidráulico IGV Ramp
GENERADORES DE GAS AVON CARACTERISTICAS 2 Válvulas de Alivio, las cuales están ubicadas en la 4ta y 7ma etapa del compresor axial y 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 la Velocidad para abrir y cerrar dichas válvulas.. 7ma Etapa
4ta Etapa
GENERADORES DE GAS AVON CARACTERISTICAS
El sistema de arranque esta constituido por un arrancador externo al generador. El arrancador es del tipo turbina expansora y acoplado al GG a trav茅s de un cardan, su funci贸n es la de acelerar la maquina hasta las velocidades especificadas de ignici贸n y velocidad auto sostenida.
Eje o Cardan
Arrancador
GENERADORES DE GAS AVON CARACTERISTICAS El sistema de lubricación e hidráulico esta compuesto por dos paquetes de bombas acopladas 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 extraen el aceite de los cojinetes y una para el aceite hidráulico cuya función es la de suministrar el aceite tanto al actuador IGV Ramp, válvulas de alivio y actuador de la válvula de control de combustible 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 , actuador 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 y al 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
Panel de Interruptores e indicadores
TK de Aceite Bombas Motores
GENERADORES DE GAS AVON CARACTERISTICAS
DISTRIBUIDOR DE ACEITE LUBRICANTE
GENERADORES DE GAS AVON CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS AVON CARACTERISTICAS El sistema de instrumentación que toma las variables velocidad, presión, vibración y temperatura están configurados de esta forma: COMPONENTE
UBICACION
FUNCION
2 Sensores de Velocidad
Están ubicados en la parte Central del GG y sensan a través de un eje/piñón acoplado al eje del rotor
Medir la velocidad N1, esta variable es utilizada por el controlador de velocidad.
2 Sensores de Vibración (Sísmicos o del tipo Acelerómetro)
Uno ubicado en la parte delantera y el otro en la parte central.
Sensar la vibración del GG, y proteger la maquina .
3 Sensores de presion
Entrada y salida del compresor axial asi como la Descarga del GG.
P1, P3 y P6. Estas presiones son importantes para determinar la eficiencia del GG.
1 arnés de 8 termocuplas
Cono de escape de GG
Medir T5. Temperatura de descarga de los gases del GG
GENERADORES DE GAS General Electric LM2500
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC CARACTERISTICAS
El generador de gas LM 2500, esta dise単ado para funcionar con una turbina de potencia suministrada por el cliente o bien por una GE.
Compresor axial
Turbina de Potencia GE
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC CARACTERISTICAS
Esta compuesto por un compresor axial de geometr铆a variable de 16 etapas con una relaci贸n de 18:1.
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC CARACTERISTICAS El sistema de control de aire , esta compuesto por alabes direccionales ubicados desde la 1ra etapa a la 7ma etapa del compresor axial.
ESTATORES VARIABLES
ACTUADOR
BRAZO IMPULSOR
BRAZO NIVELADOR BELLCRANK
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC CARACTERISTICAS
SENSOR DE VELOCIDAD
SERVO VALVULA
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC CARACTERISTICAS
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC CARACTERISTICAS
INYECTORES DE GAS COMBUSTIBLE
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC CARACTERISTICAS Una turbina de alta presi贸n constituida por dos etapas HP e IP montadas directamente sobre el eje.
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC CARACTERISTICAS
Caja de Accesorios
LM2500
Radial Driveshaft
Caja de accesorios
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC CARACTERISTICAS El sistema de arranque esta formado por una turbina expansora que esta acoplada directamente a la caja de accesorios del GG. Su funci贸n es acelerar al generador hasta las velocidades especificadas de ignici贸n y aceleraci贸n autosostenida.
CAJA DE ACCESORIOS ARRANCADOR NEUMATICO
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC CARACTERISTICAS
SISTEMA DE BOMBAS DE ACEITE LUBRICANTE E HIDRAULICO
GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC CARACTERISTICAS El sistema de instrumentaci贸n esta conformado por los siguietes dispositivos: COMPONENTE
UBICACION
FUNCION
2Sensores de Velocidad
Ubicados en la caja de accesorios del GG.
3 tomas de presion
Dos ubicados uno en la Medir P1 y P3 succion y otro en la descarga del compresor axial. Medir P6 -Uno en la descarga de la turbina
1 Sensors de Vibracion
Parte central del GG
Medir la vibracion del GG
1 arn茅s de 11 termocuplas
Instaladas en el medio de la turbina.
Temperatura de descarga de los gases del GG
1 RTD
Succion del Generador o Plenum
Medir T1 o temperatura de entrada o ambiente. Medir la tempratura de aceite de los barridos de
3 RTD
A la salida de los baridos
Medir la velocidad N1,
INSPECCION Y MANTENIMIENTO DE LOS GENERADORES DE GAS
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 Programado y Mantenimiento No Programado. 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 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.
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 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 van acumulando 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 necesario una limpieza y/o lavado del compresor.
Los depositos acumulados en los alabes de los compresores axiales de las turbinas a gas, se remueven frecuentemente utilizando agentes limpiadores. Los mismos pueden ser rociados cuando la turbina esta operando normalmente (Lavado- on line) o fuera de operación (Lavados Off’line o Crank-soak).
Arquitectura de los Sistemas de Supervisi贸n y Control CONTROL DE VELOCIDAD Es realizado a trav茅s 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, Presi贸n de Descarga del Compresor Axial, curvas de aceleracion y desaceleracion) .
Arquitectura de los Sistemas de Supervisi贸n y Control CONTROL DE VELOCIDAD VALVULA DE CONTROL DE COMBUSTIBLE
Gas Combustible
CAMARA DE COMBUSTION
TURBINA .
COMPRESOR AXIAL
Aire
T.P.
Pres. Desc Axial CDP
Control de carga
Vel. N1 GG 2 Pick Up Tmp. Ambiente BIAS (RTD)
RAMP STAR N1 RAISE NI LOWER N2 RAISE N2 LOWER REMOTE TRIP IDLE EXT. SHUTDWN RESET
COLD JUCTION (T/C) COLD JUCTION (T/C)
Temp. Escape EGT (11 TC) Vel. N2 TP 2 Pick Up
Relay Module CONTROLADOR DE VELOCIDAD
N1 SW1 N1 SW2 N1 OVSPD N2 SW1 N2 SW2 N2 OVSPD EGT SW1 EGT SW2 EGT OVTMP EGT HIGT DIF. ALARMS GOV SHUTDWN RAMP CONTROL N1 CONTROL N2 CONTROL EGT CONTROL ACCEL CONTROL DECEL CONTROL
Hacia el PLC
Arquitectura de los Sistemas de Supervisi贸n 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.
Arquitectura de los Sistemas de Supervisi贸n y Control INSTRUMENTACION ASOCIADA AL CONTROLADOR DE VELOCIDAD
Pick up magn茅ticos de velocidad
www.chilonunellez.blogspot.com (un espacio para los ing. de petroleo)
Arquitectura de los Sistemas de Supervisi贸n y Control 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
Arquitectura de los Sistemas de Supervisión y Control 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
Transmisor de Presion
Arquitectura de los Sistemas de Supervisión y Control INSTRUMENTACION ASOCIADA AL CONTROLADOR DE VELOCIDAD
•Rtd para monitorear temperatura ambiente y temperatura del gas combustible
Sensor de temperatura RTD´s
Arquitectura de los Sistemas de Supervisi贸n y Control 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
Arquitectura de los Sistemas de Supervisi贸n y Control CONTROL Y PROTECCION DE COMPRESORES CENTRIFUGOS
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 operaci贸n a bajo flujo del compresor, en el cual la presi贸n de descarga no vence a la presion del cabezal lo que hace que el flujo se invierta ocasionando una violenta reacci贸n de carga y vacio del compresor 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.
Arquitectura de los Sistemas de Supervisión y Control 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 funcionamiento eficiente 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 automaticamente manteniendo un flujo en el compresor mayor que el de la condición de surge, por lo que el controlador, las válvulas de control y los accesorios utilizados 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
Arquitectura de los Sistemas de Supervisión y Control 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 opera con relación al limite de surge. Un algoritmo de CONTROL que ajusta los elementos finales de control para evitar 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 point el Diferencial de Presion del compresor (P2-P1) y como variable la señal del transmisor de flujo y/o la Relacion de Compresion P2/P1 como set point y la medicion de flujo como variable.
PROTECCION POR TEMPERATURA EN CONJINETES
SENSORES RTD´S
PROTECCION POR FUEGO
Detectores de fuego -Se emplea tecnolog铆a UV, IR, UV/Ir, 3 IR. -Pueden trabajar como unidades aut贸nomas o en conjunto con su controlador. -Alta confiabilidad y rechazo a falsas alarmas.
DETECTORES DE FUEGO
PROTECCION POR PRESENCIA DE GAS EN LA CABINA DEL G.G.
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
SISTEMA DE EXTINCION Fire Pump Bombas contra incendio de - Carcasa Partida - Verticales en lĂnea Horizontales - Turbina - Motores elĂŠctricos y diesel Listados por UL y aprobados por FM.
SISTEMA DE EXTINCION VALVULAS DE DILUVIO
SISTEMA DE EXTINCION BOMBAS ELECTRICAS DEL SISTEMA CONTRA INCENDIOS
多QUE PASARIA SI UNA PROTECCION ES INHIBIDA O BLOQUEADA?
DAﾃ前S CATASTROFICOS
DAﾃ前S CATASTROFICOS
DAﾃ前S CATASTROFICOS
DAﾃ前S CATASTROFICOS
CONTROL Y SUPERVISION DE PLANTAS MODULARES REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS COMPRESORES Selección, Uso y Mantenimiento Richard W. Greene MANUAL DE TURBINAS SOLAR Caterpillar DISEÑO Y CONTROL DE COMPRESORES CENTRIFUGOS Imo Delaval SISTEMAS DE SUPERVISION Y CONTROL BASADO EN REDES ABIERTAS DE PROCESO Y 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.
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Muchas gracias.