Fundamentos de turbina a gas

5/23/2018 Fundamentos de turbina a gas

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Fundamentos de una Turbina a Gas


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Turbina a Gas

Funcin

Convertir la energa qumica almacenada en un combustible, enenerga mecnica (movimiento), el cual es trasmitido algenerador, donde se transforma en energa elctrica.

Puede operar en ciclo simple, o formando parte de un ciclocombinado

Definicin

Una turbina es definida como una turbomquina de reaccin,cuyo fluido de trabajo es un gas de combustin.


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Ciclo SimpleEs la generacin de energa mediante el trabajo de los gases decombustin sobre las ruedas de turbina.


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Ciclo CombinadoEs la generacin de energa mediante la existencia de dos ciclostermodinmicos en un mismo sistema, uno cuyo fluido de trabajoes el vapor de agua y otro fluido de trabajo es un gas producto de

una combustin. El vapor de agua se genera en el HGSR, queutiliza los gases de escape de la turbina a gas.


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Secciones de una Turbina a Gas


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Tipos de Turbina por la

seccin de combustin


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Tipos de Turbina por la seccin de combustin

CmaraAnular


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Cmaras Concntricas


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Cmara

Vertical


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Can-Anular


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Turbina Siemens SGT6-5000FD3

Tipo Can-Anular

Compresor Axial de 16 Etapas

Turbina de 4 Etapas

Relacin del Compresin del Compresor Axial

Aprox.16:1

2 etapas de Sangrado del Compresor (6ta. y

10ma. Etapa)

16 Cestos Combustores (Baskets).

Sistema de Arranque por Motor Elctrico.Velocidad de Rotacin 3600 RPM


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Tipo Modular

Compartimiento de

Turbina

Paquete de Arranque

Paquete de Lubricacin

Paquete ElctricoBOP

AVR

Casa de Filtro

Banco de CO2

Expansor de Escape

Ducto de Escape


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Filtro de AireGenerador y Excitacin

Difusor de Escape

Ducto de Escape

Radiador de Enfriamiento

de Aire de Turbina

Compresor

Auxiliar

Radiador de Aceite de

Lubricacin

Paquete de

Lubricacin

Paquete Elctrico

Paquete de Arranque

Compartimiento

de Turbina


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INLETMANIFOLD

INLET

CASING


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COMPRESSOR

CYLINDER


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ROTOR


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Exhaust Cylinder

Turbine Cylinder


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Alabes del Compresor


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Alabes de Turbina


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Basket


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Transition Piece

Support Housing


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Bleed Valve


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Inspecciones Mayores,

Horas Equivalentes de Operacin (EBH)y Arranques Equivalentes (ES)


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Inspecciones

Mayores deTurbina

Combustor Inspection:8,333 HEO 450 AE

Hot Gas Path:

25,000 HEO 900 AE

Mayor Inspection:

50,000 HEO 1800 AE


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Factores que afectan la Performance

de una turbina a Gas

Temperatura Ambiente

Altitud (Presin Baromtrica)

Humedad Relativa

Caida de Presin al Ingreso de la Turbina

Temperatura del Gas Combustible Velocidad de Rotacin


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Efecto de la Temperatura en la Performance de una

turbina a Gas

Un aumento de la temperatura

ambiente, para una determinada

presin ambiental conlleva a una

disminucin de la densidad del aire.

Para una temperatura fija de salida de

los gases de combustin, esta menor

masa de aire requerir menoscombustible y como consecuencia se

obtendr menos potencia, y un mayor

consumo especfico de calor.

Diferencia

de 19CMW

1 1.52 3.0

3 4.4

4 5.9

5 7.4

6 8.9

7 10.48 11.9

9 13.4

10 14.9


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Efecto de la Altitud en la Performance de una

turbina a Gas

Una mayor altura supone una menor densidad del aire que

entra al compresor. Para una temperatura fija de salida de los

gases de combustin, esta menor masa de aire requerir

menos combustible y como consecuencia se obtendr menos

potencia. La presin atmosfrica est relacionada con la

altitud, a mayor presin atmosfrica (menor altitud), mayor

potencia.


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Efecto de la Humedad en la Performance

de una turbina a Gas

Un aumento de la humedad en el ambiente, para una

determinada presin ambiental conlleva a un ingreso mayor

de masa al compresor. Para una temperatura fija de salida de

los gases de combustin, esta mayor masa de aire permitir

generar una mayor potencia.


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Efecto de la caida de Presin al ingreso de la

turbina a Gas

Un aumento de la cada de presin en el ingreso de aire

(filtros y ducto de ingreso) trae consigo tambin una prdida

en la capacidad de la potencia de generacin y un aumento

del consumo especfico.


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Efecto de la Temperatura del Gas Combustible

en la Performance de la turbina

Un aumento de la temperatura del combustible al ingreso de

la turbina genera una prdida en la capacidad de la potenciade generacin y una disminucin del consumo especfico.


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Efecto de la Velocidad de la Turbina en la

Performance

Un aumento de la velocidad de rotacin conlleva a un

aumento del flujo de masa de aire al ingreso de la turbina, lo

que conlleva a un aumento de la capacidad de la potencia de

generacin y una disminucin del consumo especfico.


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Sistemas Auxiliares de una Turbina


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Sistema de Lubricacin

Provee fluido de aceite filtrado a

presin constante y a temperatura

regulada para la lubricacin de los

diferentes cojinetes de la Unidad de

Generacin.

El fluido de aceite lubricante es

suministrado por un compartimiento

compuesto por un tanque, 2 bombas

AC, 1 bomba DC de emergencia,

radiadores, 2 ventiladores, vlvulasreguladoras de presin y de

temperatura, y filtros.


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Sistema de Aceite de

Control

Provee fluido hidrulico bajo

presin para la operacin de

las vlvulas de control de

combustible de gas y delactuador de los alabes

directrices de admisin

variable (IGV).

El fluido hidrulico es

suministrado por un Skid

compuesto por un tanque,

bombas de desplazamiento

variables, enfriadores y filtros.


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Aceite de levantamiento

El parte del sistema de lubricacin.

Provee aceite a alta presin para el

levantamiento del eje del generadordurante virado lento.

El skid de aceite de levantamiento

est conformado por un arreglo de

filtros dplex y filtro final, una bomba

AC y DC, que eleva la presinaproximadamente a 75 Bar. El

sistema recibe el aceite del sistema

de lubricacin.


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Aire de instrumentos

Provee, regula y distribuye aire

comprimido limpio y seco, a los

diferentes equipos auxiliares de la

turbina.

Funcin secundaria: el sistema

provee aire almacenado adicionalpara uso inmediato por los

diferentes componentes del sistema,

cuando la demanda excede la

capacidad del suministro entregado

por el compresor de la turbina.

Tambin, suministra una fuente deaire de enfriamiento para los cables

en el ducto que va al cojinete de

turbina lado exhaustor.


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Sistema de Arranque

Compuesto por un Motor

Elctrico de 3,000 HP de 4.16 KV,

un Convertidor de Torque y un

Virador de Giro Lento.

Entrega el torque inicial y lleva la

unidad a la velocidad de auto

sostenimiento durante la

secuencia de arranque

(aproximadamente a los 2,300

RPM.

Mantiene la unidad en 3 RPM

cuando la unidad no sea requerida

para operar o durante su

secuencia de enfriamiento.


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Sistema de Lavado del

Compresor

Es un mtodo de limpieza de

los Alabes del Compresor,

mediante la aplicacin de agua a

presin, ya sea fuera de lnea

(OFF-LINE) o durante la

operacin con carga (ON-LINE).


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Sistema contra incendios

Detectar y sofocar un incendio en los

compartimientos de turbina, para

nuestro caso:

Paquete ElctricoCompartimiento de Turbina

Compartimiento de Lubricacin.

Posee una fuente de un agente

extintor (CO2 FM200), detectores de

calor, detectores de mezcla explosiva,

pulsadores manuales, accionamientos

neumticos y sealizaciones sonoras y

visuales

Todo controlado por un Panel Central

y monitoreado por el Sistema de

Control .


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Sistema de Control de

Combustible

Filtra y regula el flujo de gas hacia las

cmaras de combustin, regulando la

potencia de la turbina (cuando est en

paralelo) o la velocidad (cuando est envaco).

Posee una vlvula de Corte (OST), la

cual cierra ante un disparo o seal de

parada. 4 vlvulas reguladoras controlan el

flujo hacia las Etapas A, B, C, y Piloto.

La presin de ingreso a la turbina es

aproximadamente 33 BAR. El consumo a

carga base es aproximadamente 52,500

SM3


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Gracias

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