Documentos del II Congreso Boliviano de Ing. Mecanica Electromecanica, Realizado el 2005 en Oruro-Bolivia

1. GAS TURBINE CONTROL
SISTEMAS DE CONTROL EN TURBINAS A GAS
Presentación:
1 Ciclo Termodinámico
2 Parámetros de control
3 Hardware y Software
4 Esquema de control
5 Operación
6 Mantenimiento
GAS TURBINE CONTROL

2. GAS TURBINE CONTROL
PRESENTACIÓN
La operación de turbinas a Gas corresponde al campo
de la Ingeniería Mecánica y Electromecánica y se ha
convertido en una tarea primordial de los procesos
energéticos.
El control en sistemas de generación es esencial en la
formación del Ingeniero Mecánico, Electromecánico y
Eléctrico y pocas veces es impartido en la enseñanza de
pregrado, por lo que resulta significativo transmitir
conocimientos básicos de la operación y mantenimiento
de los sistemas de control en turbinas a gas.
GAS TURBINE CONTROL

3. GAS TURBINE CONTROL
1 CICLO DE MAQUINA
h
3
1-2 Compresión Adiabática
Q
2-3 Aporte de calor a P cte.
2 3-4 Expansión adiabática
4 4-1 Sustracc. Calor a P cte.
q
1
Ciclo s
BRAYTON
ideal
3
1 2
G
4
GAS TURBINE CONTROL

4. GAS TURBINE CONTROL
2 PARAMETROS DE CONTROL
Un sistema de control electrónico para turbinas
a gas está diseñado para controlar como
función activa uno, dos o tres ejes.
El sistema de control recibe como fuentes
primarias los siguientes parámetros:
1 Señal de velocidad de los ejes
2 Señal de temperatura de cámaras
3 Señal de presión y ambiente
Control de flujo de combustible
GAS TURBINE CONTROL

5. GAS TURBINE CONTROL
3 HARDWARE Y SOFTWARE
Speed Speed Speed Pressure Temp Accel Amb Bias
Channel Channel Channel Channel Channel Schedule
Control Control Control Control Control Control Ramp
Control
Failsafe Failsafe Failsafe Failsafe Failsafe Failsafe
Failsafe
TEMP BREAK
SW1 SW1 SW1 S WITCH SW1 POINT1
POINT TEMP
SW2 SW2 SW2 SW2 BREAK
TEMP POINT2
SW3 SW3 SW3 SW3
N1 N2 N3 P T A B
GAS TURBINE CONTROL

6. GAS TURBINE CONTROL
4 ESQUEMA DE CONTROL
Redout N1 ref
BAS N1
IDLE Speed control N1
SINC
LSS BUS
switch
mpu N1 failsafe
mpu N2 failsafe
OVER
Redout N3 ref
SPEED N3
RAISE Speed control N3
DATUM
mpu N1 failsafe
P Pressure control
CDP
AMB
redout
PSENSOR
droop
failsafe
isochronous
mode
ACCEL
T
Temp. control
redout
Termocup
. failsafe
Temp switch
Ramp start
RAMP
Fast rate
125 V CD POWER GAS TURBINE CONTROL
SUPPLY

7. GAS TURBINE CONTROL
5 OPERACIÓN
La operación de Turbinas a Gas se refiere principalmente
al control de los siguientes eventos:
1. Secuencia de arranque
2. Sincronización
3. Control de velocidad
4. Control de temperatura
5. Control de frecuencia
GAS TURBINE CONTROL

8. GAS TURBINE CONTROL
SECCIONES DE UNA TURBINA
GAS TURBINE CONTROL

9. GAS TURBINE CONTROL
CAMARA TURBINA
COMPRESOR EJE TOBERA
GAS TURBINE CONTROL

10. GAS TURBINE CONTROL
5.1 SEC. ARRANQUE
R.P.M.
N1
4000
N3
3000
CIERRE
INTERRUPTOR
2000
LLAMA
RAMPA
2’ 2’10’’ 3’ 4’ 5’ MINUTOS
GAS TURBINE CONTROL

11. GAS TURBINE CONTROL
5.1 PROCESO DE
ACELERACIÓN
FUEL
FUEL
FLOW
FLOW
Y
DISCONTINUIDAD
POR SUBIDA DISCONTINUIDAD
POR BAJADA
Y’
X
X’
ACCEL
P
PARAMETERS
GAS TURBINE CONTROL

12. GAS TURBINE CONTROL
5.3 CONTROL DE
VELOCIDAD
N1 SPEED DRIVER
REF
TEST
POINT
MAGNETIC
SIGNAL
CONVERTER Y
PICKUP
TEST
POINT
CONTROL
Y
N1 GAIN CONTROL
CONTROL STABILITY
INDICATOR
SPEED
SWITCH 1 SPEED SW 1
N1 SPEED
SWITCH 1
SPEED
SWITCH 1 SPEED SW 2
N1 SPEED
SWITCH 2
GAS TURBINE CONTROL

13. GAS TURBINE CONTROL
6 MANTENIMIENTO
El mantenimiento consiste en simular los parámetros de
operación. El ingreso de señales simuladas a las
entradas de los sensores permite tener la turbina en
operación simulada.
Las siguientes señales se obtienen de equipos de
generación de funciones de corriente continua.
1. Señal de velocidad (1.75 V 0.15 A)
2. Señal de temperatura (1.25 V 0.11 A)
3. Señal de ambiente (2.15 V 0.19 A)
GAS TURBINE CONTROL

14. GAS TURBINE CONTROL
6 MANTENIMIENTO
SW 1
A
FUNCTION
N1 MPU
GENERATOR B INPUT
C
SW 2
D
N2 MPU
E INPUT
F
G
N3 MPU
H INPUT
J
GAS TURBINE CONTROL