12.Turbina de Vapor 1-35 (1)
35
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO FORMACION U3 1 / 108 2005/01/03 12. SISTEMA DE TURBINA DE VAPOR C.C.C.
-
Upload
angel-cabo-gimenez -
Category
Documents
-
view
252 -
download
5
Transcript of 12.Turbina de Vapor 1-35 (1)
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 1 / 108 2005/01/03
12. SISTEMA DE TURBINA DE VAPOR C.C.C.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 2 / 108 2005/01/03
OBJETIVO GENERAL DEL MODULO DE FORMACION DE OPERADORES:
Al termino del curso, el participante realizará la puesta en servicio de una central ciclo
combinado, desde la energización del sistema eléctrico hasta llevarla a carga base y con
controles en automático, sin disparos y reduciendo los riesgos y costos de operación;
Aplicando los criterios obtenidos de:
1. Los diagramas lógicos y analógicos de la unidad.
2. Las curvas de los fabricante del recuperador de calor, de los turbogeneradores de gas
y vapor.
Vistos durante el curso.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 3 / 108 2005/01/03
ÍNDICE DEL MANUAL
NO. DESCRIPCION PAGIN
A
I INTRODUCCIÓN. 6
II TURBINA VAPOR PRINCIPAL. 8
III DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO PRINCIPAL DEL SISTEMA. 8
3.1 Características generales de la turbina de vapor. 8
3.2 Válvula combinada de paro principal. 13
3.3 Válvulas combinadas de recalentado. 16
3.4 Válvula de paro de admisión. 19
3.5 Válvula de control de admisión. 20
3.6 Válvulas MOV´S. 22
3.7 Válvulas de drenajes de líneas. 28
3.8 Chumaceras de turbina de vapor. 30
IV DESCRIPCIÓN FUNCIONAL. 33
V SUPERVISORIO DE TURBINA. 36
5.1 Características generales del supervisorio. 36
5.2 Monitores de proximidad de la turbina. 38
5.2.1 Excentricidad. 38
5.2.2 Vibraciones. 40
5.2.3 Posición axial de la flecha. 43
5.2.4 Expansión de la carcasa. 47
5.2.5 Expansión del rotor. 49
5.2.6 Expansión diferencial. 49
5.3 Supervisorio de temperaturas en metales. 52
5.3.1 Descripción general del monitoreo de temperaturas. 52
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 4 / 108 2005/01/03
5.3.2 Difer. de temp. Sup./Inf. de carcaza de alta y pres. Intermedia. 55
5.3.3 Temperatura en etapas L-0 Y L-1. 58
5.3.4 Temperatura del vapor a sellos. 60
5.3.5 Esfuerzos térmicos. 64
5.3.5.1 Indicador de esfuerzos del rotor de la turbina de vapor. 68
5.3.6 Criterios de calentamiento de rotores. 73
VI CONTROL TURBINA. 78
6.1 Características generales del control. 78
6.2 Control de velocidad y carga. 80
6.3 Control de arranque automático. 83
6.4 Limitadores del control de turbina. 86
6.4.1 Limitador de presión de entrada (IPL). 86
6.4.2 Limitador de carga. 88
6.5 Protecciones de turbina de vapor. 89
6.5.1 Disparo primario por sobrevelocidad. 89
6.5.2 Disparo de emergencia por sobrevelocidad. 90
6.5.3 Disparo eléctrico. 90
6.6 Limites de velocidad anular axial (VAN). 90
XII PRUEBAS RUTINARIAS DE TURBINA DE VAPOR. 92
7.1 Introducción. 92
7.2 Prueba de libertad de vástagos. 93
7.3 Pruebas de automatismo de bombas de respaldo. 94
7.4 Prueba de disparos simulados. 94
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 5 / 108 2005/01/03
VIII EJEMPLOS. 96
IX EJERCICIOS. 99
X PRÁCTICAS EN SMA Y SAT. 101
XI CONCLUSIONES. 103
XII CUESTIONARIO DE EVALUACIÓN. 104
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 6 / 108 2005/01/03
I. INTRODUCCIÓN.
La turbina de vapor tiene como función convertir la energía térmica del vapor en energía
mecánica necesaria para producir electricidad, al transmitir el momento de giro al
generador y es del tipo “Tandem-Compound” * con recalentamiento y condensación en el
escape.
La turbina representa uno de los componentes más importantes de una central de ciclo
combinado y es un elemento que está sometido a condiciones severas de operación
durante los arranques y paros de la unidad, de tal manera que requiere una mayor
supervisión por parte del operador.
El objetivo del presente tema es apoyarte en tu capacitación para que logres desarrollar o
perfeccionar tus conocimientos, habilidades en cuanto a la estructura, funcionalidad y
operación de la turbina de vapor, que se utiliza en una unidad de ciclo combinado.
Como verás la turbina vapor juega un papel muy importante dentro de la generación
eléctrica. Por lo que dirigir nuestro talento a las exigencias de competitividad cada vez
mas normalizadas, es muy importante para el reconocimiento de la experiencia
profesional, las habilidades y el conocimiento de los individuos. Este talento se puede
demostrar al mantener estándares de calidad en la función que se desempeña. Por lo
que nos es grato que personas como tú, se esfuercen en su preparación tanto laboral
como humana, te invitamos a que mantengas tu motivación, participación, entusiasmo y
compartas tus experiencias durante todo el curso, ya que mucho de ello depende el logro
de los objetivos comunes.
Para el estudio de la turbina de vapor se iniciara con: turbina vapor principal, luego se
analizara su supervisorio, el tipo de control con que cuenta y al final las pruebas
periódicas más comunes que se le realizan, en los cuales se hace una descripción de
cada uno de sus componentes principales haciendo referencia a la vez de los criterios
operativos.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 7 / 108 2005/01/03
Por último encontrarás ejemplos, ejercicios, prácticas, las conclusiones del tema y un
cuestionario de evaluación, los cuales te permitirán reforzar los conocimientos adquiridos
en el tema.
*Tandem Significa que las turbinas están en un eje, que son colineales y que tienen
acoplado un generador común.
Compound Significa que está compuesta de dos o más carcasas.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 8 / 108 2005/01/03
II. TURBINA VAPOR PRINCIPAL.
III. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO PRINCIPAL DEL SISTEMA.
3.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA TURBINA DE VAPOR.
La turbina de vapor es del tipo de regulación de válvula única o arco completo, carcaza
única, flujo axial opuesto y recalentamiento, con secciones de alta presión(AP), presión
intermedia(PI) y baja presión(BP). El escape de la sección de AP se recalienta en el
HRSG y se utiliza en la sección de PI, posteriormente el vapor que trabajo en la sección
de presión intermedia descarga en la turbina de baja presión y se mezcla con el vapor de
admisión que viene del sobrecalentador de baja presión. El vapor sale de la sección de
BP axialmente y se condensa en el condensador de superficie refrigerado por aire
(aerocondensador).
Algunas de las características principales de la turbina son:
Capacidad nominal 59520 KW.
Presión de entrada a la turbina de AP 98.05 Bar abs.
Temperatura de entrada a la turbina de AP 538 °C.
Presión de entrada a la turbina de PI 22.67 Bar abs.
Temperatura de entrada a la turbina de PI 538 °C.
Presión de entrada a la turbina de BP 3.7 Bar abs.
Temperatura de entrada a la turbina de BP 251 °C.
Presión de escape de turbina de BP 181.56 mm Hg abs.
Temperatura en el escape de turbina de BP 64 °C.
Área de anillo de la sección de BP 3.03 m².
Velocidad de escape de turbina de BP 116 m/seg.
Humedad en la última etapa 2%.
Número de etapas de la turbina 19 de acción.
Número de etapas de turbina de AP 7 de acción.
Número de etapas de turbina de PI 8 de acción.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 9 / 108 2005/01/03
Número de etapas de turbina de BP 4 de acción.
Flujo de vapor principal a turbina de AP 155.6 Ton/hr
Flujo de vapor recalentado a turbina de PI 169.32 Ton/hr
Flujo de vapor de admisión a turbina de BP 22.6 Ton/hr
La carcasa de la turbina de vapor es de acero fundido, dividida horizontalmente, la
carcasa de la sección de baja presión va montada directamente al cuerpo de la carcasa
de alta presión y presión intermedia, ver figura 1 Y 2.
Figura 1. Turbina de vapor sin la carcasa superior.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 10 / 108 2005/01/03
Fig
ura
2. A
rre
glo
ge
nera
l d
e c
arc
asas y
ro
tor.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 11 / 108 2005/01/03
El conjunto de álabes de la turbina de vapor va fijado a un único rotor de acero forjado.
Las ruedas a las que van fijadas los álabes están totalmente maquinadas formando parte
de la pieza forjada del rotor.
La sección de la turbina de AP/PI se compone de quince etapas de álabes de tipo de
acción y la turbina de BP de 4 etapas del mismo tipo de álabes, ver figura 3. La longitud
de los álabes de la ultima etapa es de 508 mm, estos álabes están construidos de un
material que consiste de una super-aleación que esta diseñada específicamente para
proporcionar características de erosión similares a las de “stellite”.
La turbina de vapor esta equipada con 2 sellos de vapor ver figura 4, uno para la sección
de AP y la otro para BP, los cuales son del tipo de laberinto. También se cuenta con 2
chumaceras de carga para soportar las cargas transmitidas por el peso del rotor y una
chumacera de empuje axial para absorber el empuje axial de la turbina y efectuar el
posicionado axial del rotor.
Figura 3. Rotor de la turbina de vapor.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 12 / 108 2005/01/03
Fig
ura
4. A
rre
glo
ge
nera
l d
el sis
tem
a d
e t
urb
ina d
e v
ap
or
princip
al
SE
LL
O
DE
VA
PO
R
No
. 1
SE
LL
O
DE
VA
PO
R
No
. 2
VA
LV
. D
E
CT
RL
. DE
AD
MIS
ION
AC
V
DE
L
HR
SG
CO
LA
DO
R D
E
AD
MIS
ION
VA
LV
. D
E
CO
RT
E D
E
AD
MIS
ION
AS
V
VA
LV
. D
E
PA
RO
RE
CA
. IZ
Q.
E
INT
ER
. IZ
Q.
VA
LV
. D
E
PA
RO
RE
CA
. D
ER
.
E
INT
ER
. D
ER
.
VA
PO
R R
EC
AL
EN
TA
DO
CA
LIE
NT
E
DE
L H
RS
G
VA
PO
R R
EC
AL
EN
TA
DO
CA
LIE
NT
E
DE
L H
RS
G
VA
PO
R
RE
CA
LE
NT
AD
O
FR
IO
VA
PO
R D
E
AD
MIS
ION
VA
LV
. C
OM
BIN
AD
A D
E
RE
CA
LE
NT
AD
O I
ZQ
UIE
RD
A
(LR
SV
Y L
IV)
VA
LV
. C
OM
BIN
AD
A D
E
RE
CA
LE
NT
AD
O D
ER
EC
HA
(RR
SV
Y R
IV)
ET
AP
AS
L1
L
0
TU
RB
INA
DE
BA
JA P
RE
SIO
N
TU
RB
INA
DE
PR
ES
ION
INT
ER
ME
DIA
TU
RB
INA
DE
AL
TA
PR
ES
ION
1 E
RA
ET
AP
A
2 D
A E
TA
PA
3 E
RA
ET
AP
A
EX
ED
EN
TE
DE
VA
PO
R D
E
SE
LL
OS
17
AV
A
ET
AP
A
VA
LV
.
PR
INC
IPA
L D
E
CO
RT
E (
MS
V)
Y C
ON
TR
OL
(V1)
VA
PO
R P
RIN
CIP
AL
DE
L H
RS
G
VA
LV
. C
OM
BIN
AD
A D
E
PA
RO
PP
AL
.
FU
GA
DE
VA
PO
R
AL
SIS
TE
MA
DE
VA
PO
R D
E S
EL
LO
S
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 13 / 108 2005/01/03
3.2 VÁLVULA COMBINADA DE PARO DE VAPOR PRINCIPAL.
En la línea de vapor principal que abastece la entrada de la turbina de alta presión se
encuentra la válvula combinada de paro y control. Como su nombre lo indica, una válvula
combinada es, en realidad, un par de válvulas: la de paro (MSV) y la de control (V1)
incorporadas en una sola carcasa y con un asiento común, ver figura 5.
El vapor de suministro de alta presión ingresa a la entrada única de la carcasa de la
válvula, atraviesa el filtro, pasa los discos de la válvula de paro y de la válvula de control,
y descarga a través de una salida única conectada a la cámara de admisión de la turbina
de alta presión. La parte de la válvula de control se acciona desde arriba de la carcasa de
la válvula, mientras que la válvula de paro esta orientada para ser accionada desde
abajo, ver figura 6.
La función principal de la válvula de control es regular la velocidad y la carga. Esta
válvula es la primera línea de defensa contra la sobrevelocidad de la turbina, y es
modulada por una servoválvula que recibe su señal del sistema de control electro-
hidráulico. La señal, y por ende la posición de la válvula de control, está relacionada con
la sobrevelocidad; cuando la velocidad aumenta hasta un valor dado por encima del
normal, la válvula de control esta diseñada para cerrarse totalmente.
La válvula de paro de alta presión tiene como función proteger contra una emergencia a
la turbina de vapor y proporciona una segunda línea de defensa en caso de producirse
una falla en los dispositivos de control normales o de pre-emergencia.
La señal que actúa la válvula de paro es hidráulica, y puede estar desactivada (válvula
cerrada por disparo) o activada (válvula restablecida y abierta).
La válvula de paro principal (MSV), abre al restablecer la turbina de vapor y cierra cuando
se dispara la misma por alguna de sus protecciones; mientras que la válvula de control
(V1), permanece cerrada cuando se restablece la turbina y empezará a modular para
regular el flujo de vapor de entrada a partir de que el operador seleccione el comando de
aceleración y velocidad en el MARK V, para iniciar el rodado de la turbina.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 14 / 108 2005/01/03
Para reducir esfuerzos térmicos y distorsiones del cuerpo de esta válvula se tiene una
línea de fuga de vapor, la cual descarga al sistema de vapor a sellos, mediante la cual se
puede dar un calentamiento o enfriamiento uniforme al cuerpo de la válvula; así mismo se
cuenta con dos válvulas de drenaje motorizadas colocadas antes y después del asiento
de la válvula de paro principal, las cuales detallaremos mas adelante en la sección de
válvulas MOV’S.
Figura 5. Válvula combinada de paro y control principal.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 15 / 108 2005/01/03
Figura 6. Válvula combinada de paro y control principal.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 16 / 108 2005/01/03
3.3 VÁLVULA COMBINADA DE RECALENTADO.
En cada una de las dos líneas de suministro de vapor recalentado caliente a la turbina de
presión intermedia, se encuentran instaladas dos válvulas denominadas combinadas de
paro e interceptoras de recalentado. Las válvulas de paro de recalentado (RSV) y las
válvulas interceptoras (IV), han sido integradas en una carcasa de válvula única, ver
figura 7 y 8.
Figura 7. Válvula combinada de recalentado.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 17 / 108 2005/01/03
Si bien para estas válvulas se utiliza una carcasa común, la válvula de paro e interceptora
tienen diferente función y mecanismos de operación y control separados.
El vapor recalentado caliente ingresa por la entrada única de cada carcasa de ambas
válvulas combinadas, pasa a través del filtro, continua a través de los discos de la válvula
interceptora y la válvula de paro, y se descarga por una salida única conectada
directamente a la sección de presión intermedia de la turbina.
La válvula interceptora, que es cilíndrica, esta ubicada encima del disco de la válvula de
paro de recalentado, con su vástago extendiéndose a través de la cabeza superior. El
vástago de la válvula de paro de recalentado se extiende verticalmente hacia abajo a
través de la parte de la carcasa que esta debajo del asiento. Ambas válvulas comparten
un asiento común, sin embargo, la válvula interceptora está diseñada para funcionar
independientemente, más allá de cuál sea la posición de la válvula de paro de
recalentado, y viceversa, ver figura 7 y 8.
Figura 8 Válvula combinada de recalentado.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 18 / 108 2005/01/03
Las válvulas de paro de recalentado derecha (RRSV) e izquierda (LRSV), abren al
restablecer la turbina de vapor y cierra cuando se dispara la misma por alguna de sus
protecciones; las válvulas interceptoras derecha (RIV) e izquierda (LIV) abren al
restablecer la turbina y operan completamente abiertas durante todo el arranque y toma
de carga de la turbina de vapor y durante todos los demás periodos de operación normal.
En caso de una caída repentina en la carga del generador (rechazo de carga), el vapor
acumulado en el recalentador y tubería asociada del HRSG podría conducir a la turbina a
un nivel de sobrevelocidad peligroso.
La válvula interceptora ofrece una protección normal o de pre-emergencia contra esta
situación al interrumpir la circulación del vapor con la válvula de paro actuando como
respaldo o segunda línea de defensa en caso de que fallaran los dispositivos de control
normales o de pre-emergencia.
La válvula interceptora es controlada por un regulador de velocidad de pre-emergencia
que, entra en acción cuando la velocidad de la turbina aumenta a un 101% o más de la
velocidad nominal. Si la velocidad continua aumentando hasta un 110% se cuenta con el
disparo primario por sobrevelocidad, el cual manda cerrar todas las válvulas de paro de
la turbina de vapor y en caso de falla de este disparo, se cuenta con el disparo de
emergencia que opera a un 111%.
Se cuenta con dos válvulas de drenaje motorizadas colocadas antes y después del
asiento de las válvulas combinadas de recalentado, las cuales detallaremos mas adelante
en la sección de válvulas MOV’S.
En conclusión la función de la válvula de paro principal protege a la turbina de la energía
del vapor de la caldera principal del HRSG y las válvulas combinadas de recalentado de
la energía del recalentador, dado que este elemento es una fuente potente de energía del
vapor.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 19 / 108 2005/01/03
3.4 VÁLVULA DE PARO DE ADMISIÓN. La turbina de baja presión cuenta con una línea de suministro de vapor que proviene del
sobrecalentador de baja presión, la cual suministra un flujo de vapor de 22.6 Ton/hr con
una presión de 3.73 Bar y una temperatura de 251 C a la etapa no. 15, que es donde
descarga la turbina de presión intermedia hacia la turbina de baja presión.
La turbina de vapor tiene una potencia de salida de 60 MW, de los cuales las turbinas de
AP, PI y BP aportan la siguiente cantidad:
SECCIÓN DE LA
TURBINA
POTENCIA
EN MW
FLUJO DE VAPOR
EN TON/HR
ETAPAS DE
ALABES EN
C/TURBINA
ALTA PRESIÓN 15 155.6 7
PRESIÓN
INTERMEDIA 26 169.3 8
BAJA PRESIÓN 19 200.5 4
Tabla 1. Características de turbina de vapor.
Como se puede observar la potencia que suministra la turbina de baja presión es muy
importante y el flujo de vapor de admisión contribuye a generar dicha potencia. Dado que
el sobrecalentador de baja temperatura es una fuente potente de energía de vapor, se
necesitan válvulas de protección y regulación adicionales en la unidad. La válvula de paro
de la admisión (ASV) y la válvula de control de la admisión (ACV) se utilizan para este
propósito.
La válvula de paro en la admisión es del tipo mariposa, ver figura 9 y 10, tiene como
función principal cortar la entrada de vapor a la turbina de baja presión desde la fuente de
admisión de baja presión; abre al restablecer la turbina de vapor y cierra cuando se
dispara la misma por alguna de sus protecciones.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 20 / 108 2005/01/03
Funciona como una segunda línea de defensa contra la sobrevelocidad, la válvula de
paro de la admisión se cierra mediante una señal de disparo originada en el subsistema
de disparo primario o en el subsistema de disparo de emergencia.
Figura 9. Válvulas de paro y control de la T.B.P.
3.5 VÁLVULA DE CONTROL DE ADMISIÓN. La función principal de la válvula de control es regular la presión y el flujo de admisión de
baja presión, pero también actúa como primera línea de defensa contra la sobrevelocidad
de la turbina originada desde el sobrecalentador de baja presión.
Funcionando como primera línea de defensa contra sobrevelocidad, la posición de la
válvula de control se modula mediante una señal que proviene de un sistema sensible a
la velocidad. La señal y por lo tanto, la posición de la válvula de control son
proporcionales a la velocidad.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 21 / 108 2005/01/03
Cuando la velocidad aumenta hasta el 101% de la velocidad nominal, el diseño de la
válvula permite iniciar el cierre hasta cerrarse totalmente antes de llegar al 106% de la
velocidad nominal. El objetivo de esta desviación de un 1% es permitir al subsistema de
control de presión de admisión de baja presión que opere normalmente entre el 100 y el
101% de la velocidad nominal.
Por encima del 101% la capacidad de control del subsistema se reduce
proporcionalmente a la velocidad hasta alcanzar el 106%, en el cual la señal sensible a la
velocidad supera completamente a la señal de control de admisión de baja presión y
cierra completamente la válvula de control.
Esta válvula es del tipo mariposa de características similares a la válvula de paro de
admisión ver figuras 9 y 10.
Figura 10. Válvula de control de admisión.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 22 / 108 2005/01/03
3.6 VÁLVULAS MOV´S La turbina de vapor cuenta con once válvulas llamadas válvulas MOV´S, las cuales se
pueden clasificar en tres grupos de la siguiente manera:
1. Válvulas relacionadas con el sistema de vapor de sellos y el vacío como son:
Válvula del dren de la panza de la turbina.
Válvula de by-pass de vapor a sellos.
Válvula rompedora de vacío.
2. Válvulas relacionadas con el vapor principal y vapor de admisión como son:
Válvulas de drenaje de antes y después del asiento de válvula combinada de
paro principal (MSV).
Válvulas de drenaje de antes y después del asiento de válvula de control de la
admisión (ACV).
3. Válvulas relacionadas con el vapor recalentado caliente como son:
Válvulas de drenaje de antes y después del asiento de válvula combinada de
recalentado derecha (RRSV).
Válvulas de drenaje de antes y después del asiento de válvula combinada de
recalentado izquierda (LRSV).
La ubicación de estas válvulas guarda la secuencia que describe el vapor al pasar desde
la válvula combinada de paro principal hasta el escape de la turbina de baja presión, ver
figura 11. A continuación se describirá la operación de cada grupo de válvulas y se
acompañara de su pantalla respectiva.
Algunas señales que se utilizarán para la lógica de operación serán:
LDR* referencia de carga.
AFLR* punto de ajuste del flujo de admisión.
ACV_POS* retroalimentación no. 1 de válvula de control de admisión.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 23 / 108 2005/01/03
Figura 11. Disposición de válvulas MOV´S de la turbina de vapor.
VálvulaIdentifi
caciónFunción Apertura Cierre
Válvula de
drenaje de
panza de
turbina
SPD1
Purgar el
condensado del
área y
establecer un
flujo de
calentamiento.
Abre en forma
automática al tener
una velocidad menor de
3240 r.p.m.
Cierra en
forma
automática al
sincronizar la
unidad (parte
vapor).
Válvula de
derivación
y/o bypass
de vapor a
sellos
S2
Mantener la
presión de vapor
a sellos en 0.28
bar en caso de
falla de válvula
de control
normal.
En caso de falla de la
válvula reguladora de
presión de vapor a
sellos SSFV
(criterio).
Al funcionar
en forma
correcta la
válvula
reguladora de
presión de
vapor de
sellos SSFV
(criterio).
Válvula
rompedora
de vacío
VBV
Igualar la
presión
atmosférica con
la presión del
aerocondensador.
Cuando la velocidad de
turbina sea menor de
2400 r.p.m. y/o en caso
de disparo por alta
vibración (criterio).
Al incrementar
el vacío
durante la
maniobra de y
levantamiento
de vacío del
aerocondensado
r
(criterio).
aerocondensador
( criterio).
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 24 / 108 2005/01/03
Tabla 2. Operación de válvulas MOV´S relacionadas con el vapor de sellos y vacío.
Figura 12. Pantalla de válvulas MOV´S relacionadas con el vapor de sellos y vacío.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 25 / 108 2005/01/03
Tabla 3. Operación de válvulas MOV´S relacionadas con vapor principal y vapor de admisión.
Tabla 4. Operación de válvulas MOV´S relacionadas con el vapor recalentado caliente.
VálvulaIdentific
aciónFunción Apertura Intermedia Cierre
Antes del
asiento de
MSV
SSV1
Purgar el
condensado del
área y establecer
un flujo de
calentamiento.
Abre en forma
automática al
tener una
velocidad menor
de 3240 r.p.m.
Al 50% en forma
automática al
sincronizar la
unidad (parte
vapor).
En automático
cuando la señal
LDR* es mayor de
un 15%.
Después del
asiento de
MSV
SSV2
Purgar el
condensado del
área y establecer
un flujo de
calentamiento.
Abre en forma
automática al
tener una
velocidad menor
de 3240 r.p.m.
Al 50% en forma
automática al
sincronizar la
unidad (parte
vapor).
En automático
cuando la señal
LDR* es mayor de
un 15%.
Antes del
asiento de
ACV
SAD 1
Purgar el
condensado del
área y establecer
un flujo de
calentamiento.
Abre en forma
automática al
tener una
velocidad menor
de 3240 r.p.m.
Al 50% en forma
automática, al
estar sincr. y la
señal AFLR* mayor
a un 10%
En automático
cuando la señal
ACV_POS* es
mayor de un 10%.
Después del
asiento de
ACV
SAD 2
Purgar el
condensado del
área y establecer
un flujo de
calentamiento.
Abre en forma
automática al
tener una
velocidad menor
de 3240 r.p.m.
Al 50% en forma
automática al
sincronizar la
unidad (parte
vapor).
En automático
cuando la señal
ACV_POS* es
mayor de un 15%.
VálvulaIdentifi
caciónFunción Apertura Intermedia Cierre
Antes del
asiento
de RRSV
SSV- 3A
Purgar el
condensado del
área y
establecer un
flujo de
calentamiento.
Abre en forma
automática al
tener una velocidad
menor de 3240
r.p.m.
Al 50% en forma
automática al
sincronizar la
unidad (parte
vapor).
En
automático
cuando la
señal LDR*
es mayor de
un 15%.
Después
del
asiento
de RRSV
SSV- 4A
Purgar el
condensado del
área y
establecer un
flujo de
calentamiento.
Abre en forma
automática al
tener una velocidad
menor de 3240
r.p.m.
Al 50% en forma
automática al
sincronizar la
unidad (parte
vapor).
En
automático
cuando la
señal LDR*
es mayor de
un 15%.
Antes del
asiento
de LRSVSSV – 3B
Purgar el
condensado del
área y
establecer un
flujo de
calentamiento.
Abre en forma
automática al
tener una velocidad
menor de 3240
r.p.m.
Al 50% en forma
automática al
sincronizar la
unidad (parte
vapor).
En
automático
cuando la
señal LDR*
es mayor de
un 15%.
Después
del
asiento
de LRSV
SSV- 4B
Purgar el
condensado del
área y
establecer un
flujo de
calentamiento.
Abre en forma
automática al
tener una velocidad
menor de 3240
r.p.m.
Al 50% en forma
automática al
sincronizar la
unidad (parte
vapor).
En
automático
cuando la
señal LDR*
es mayor de
un 15%.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 26 / 108 2005/01/03
Figura 13. Pantalla de válvulas MOV´S relacionadas con el vapor principal y vapor de
admisión.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 27 / 108 2005/01/03
Figura 14. Pantalla de válvulas MOV´S relacionadas con vapor recalentado caliente.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 28 / 108 2005/01/03
3.7 VÁLVULAS DE DRENAJES DE LÍNEAS.
Para conducir el vapor desde el recuperador de calor hasta la turbina, se utilizan dos
líneas, una para el vapor principal y la otra para el vapor recalentado caliente, la cual al
llegar a turbina se divide en dos. Para conducir el vapor recalentado frío desde la turbina
hasta el recuperador de calor se utiliza otra línea. En cada una de estas líneas se
localizan drenajes, como lo muestra la figura 15 y 16.
Los drenajes se pueden clasificar en tres grupos de la siguiente manera:
1. Válvula de drenaje de vapor principal, hacia el venteo atmosférico, HV-9.
2. Válvulas de drenaje de vapor recalentado frío:
LV-11 primer dren de antes de válvula PV-38.
LV-14 segundo dren de antes de válvula PV-38.
LV-15 dren de válvula PV-38.
3. Válvulas de drenajes de vapor recalentado frío:
HV-7A válvula de dren de línea de recalentado frío derecha.
HV-7B válvula de dren de línea de recalentado frío izquierda.
El objetivo principal de estos drenajes es eliminar el condensado que se forma dentro de
las líneas de vapor en arranques, paros y disparos de la unidad. Se logra con esto un
calentamiento uniforme de cada línea, evitar la erosión en los asientos de las válvulas de
turbina, evitar el golpe de ariete y eliminar el riesgo de inducir agua o vapor húmedo a la
turbina.
A continuación se describirá la operación de estos drenajes y se acompañara de su
pantalla respectiva.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 29 / 108 2005/01/03
Figura 15. Drenajes de líneas de vapor principal y recalentado.
Tabla 5. Operación de válvulas de drenaje de vapor principal y recalentado.
VálvulaIdentifica
ciónFunción Apertura Cierre
Válvula de dren
de línea de
vapor principal.
HV-9
Purgar el condensado del área y
establecer un flujo de
calentamiento.
Abre en forma automática
al tener un
sobrecalentamiento menor
de 28 °c en la línea de
vapor principal.
Cierra en forma automática
al tener un
sobrecalentamiento mayor
a 28 °c en la línea de vapor
principal o cuando se abre
la derivación de alta
presión PV-18.
Válvulas de
drenaje de
recalentado frío
Lv-11
Lv-14
Lv-15
Purgar el condensado del área y
establecer un flujo de
calentamiento.
Abren en forma automática
al tener alto nivel en la
pierna de recalentado frío o
al disparo de la turbina de
vapor.
Cierran en forma
automática al restablecer la
turbina de vapor o si se
tiene bajo nivel en la pierna
de recalentado frío.
Válvulas de
drenaje de
recalentado
caliente
HV-7A
HV-7B
Purgar el condensado del área y
establecer un flujo de
calentamiento.
Abren en forma automática
antes de iniciar el arranque
del ciclo combinado.
Cierra en forma automática
al restablecer la turbina de
vapor.
LV-11
LV-14
LV-15
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 30 / 108 2005/01/03
Figura 16. Pantalla de drenajes de vapor principal y recalentado en el DCS.
3.8 CHUMACERAS DE TURBINA DE VAPOR.
El turbogrupo esta soportado en cuatro cojinetes de carga, siendo todos semejantes entre
sí. Las chumaceras de la turbina son la no. 1 y la 2, ver figura 2. Mientras que las del
generador eléctrico son la no. 3 y 4.
Los cojinetes tienen la finalidad de fijar y soportar el rotor cuando la unidad esta fuera de
servicio o durante la operación de la misma. Son del tipo de soporte de asiento elíptico,
autoalineables y revestidos de metal antifricción (babbit) en el área de trabajo.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 31 / 108 2005/01/03
La chumacera de empuje esta formada por dos collares ubicados uno en cada lado de la
chumacera de carga número 2, cada collar cuenta con un juego de zapatas formadas por
metal base y babbit, ver figura No. 17.
Figura 17. Ubicación de la chumacera de empuje.
El cojinete de empuje axial es del tipo de inclinación única, de doble rueda, ver figura 18.
Ciertos cojinetes de turbinas que operan a 3000 y 3600 r.p.m. pueden cargarse
levemente bajo ciertas condiciones. Los cojinetes de inclinación única se utilizan para
evitar la inestabilidad de la flecha en esos casos.
Este tipo de cojinete axial se utiliza para dar estabilidad a turbinas que constan de rotores
de alta presión y de recalentado o presión intermedia.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 32 / 108 2005/01/03
Figura 18. Cojinete de empuje axial de inclinación única de doble rueda.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 33 / 108 2005/01/03
IV DESCRIPCIÓN FUNCIONAL.
La turbina de vapor es una turbina del tipo de condensación con recalentamiento de 60
MW que opera conjuntamente con una turbina de gas de 116 MW y con un generador
de vapor por recuperación de calor (HRSG), que suministra vapor a la turbina.
El vapor principal que proviene del sobrecalentador de alta presión que tiene una presión
de 10,211 KPa y una temperatura de 538ºC ingresa a la turbina a través de una válvula
combinada de paro y control a la sección de alta presión, la cual consta de 7 etapas de
acción y que aporta aproximadamente 15 MW de la potencia total de salida.
El vapor de escape de la turbina de alta presión con una presión de 2504 KPa y una
temperatura de 350ºC se mezcla con el vapor que proviene del sobrecalentador de
presión intermedia y se dirige hacia el recalentador del HRSG como vapor recalentado
frío.
En el recalentador, el vapor incrementa su temperatura hasta 538 ºC y su presión
disminuye hasta 2267 KPa y regresa a la turbina de presión intermedia como vapor
recalentado caliente. Este vapor trabaja en 8 etapas de acción y que aportan
aproximadamente 26 MW de la potencia total de salida.
El vapor recalentado caliente que proviene del HRSG se conduce a través de una línea
de vapor, pero antes de entrar a la turbina de presión intermedia se divide en dos líneas,
en cada una de las cuales se encuentra una válvula combinada de recalentado, la cual
consta de una válvula de paro de recalentado y una válvula interceptora.
El vapor de escape de la turbina de presión intermedia se mezcla en la etapa numero 15
con el vapor que proviene del sobrecalentador de baja presión, llamado vapor de
admisión, el cual tiene una presión de 373 KPa y una temperatura de 251ºC. Este vapor
trabaja en 4 etapas de acción y que aportan aproximadamente 19 MW de la potencia total
de salida.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 34 / 108 2005/01/03
El vapor que proviene del sobrecalentador de baja presión del HRSG se conduce a
través de una línea de vapor hacia la turbina de baja presión, en esta línea se
encuentran una válvula de paro y una de control llamadas de admisión respectivamente.
Al restablecer la turbina de vapor se abren 100% las siguientes válvulas:
Válvula de paro principal (MSV).
Válvula de paro de recalentado derecha (RRSV).
Válvula de paro de recalentado izquierda (LRSV).
Válvula interceptora derecha (RIV).
Válvula interceptora izquierda (LIV).
Válvula de paro de la admisión (ASV).
Quedando cerradas únicamente las válvulas de control (V1) y la de control de la admisión
(ACV), las interceptoras aunque son válvulas de regulación quedan completamente
abiertas y solo se cierran en situaciones de sobrevelocidad.
Para iniciar el rodado de la turbina de vapor se necesita tener una temperatura y presión
del vapor principal de 316 °C y 45 Kg/cm2 y en automático los drenajes de las líneas de
vapor principal y derivaciones de alta, intermedia y baja presión del DCS.
Los drenajes de las válvulas mov’s se requieren que estén abiertos y en automático, a
excepción de la válvula rompedora de vacío y el by-pass de vapor de sellos.
Esta turbina utiliza el modo de admisión del vapor de arco total, debido a que todo el flujo
de vapor se restringe a través de una sola válvula, que es la de gobierno V1. Este control
se emplea en turbinas pequeñas, debido a que su costo inicial es menor y su mecanismo
de control es sencillo.
El operador procederá a efectuar el rodado de la turbina de vapor con el objetivo de
calentar el rotor de presión intermedia; para lo cual deberá de cumplir con ciertos criterios
de calentamiento, los cuales describiremos detalladamente mas adelante en la sección
de criterios de calentamiento de rotores.
DIRECCIÓN DE OPERACIÓN
COORDINACIÓN DE LOS CENAC CENAC IXTAPANTONGO
FORMACION U3 35 / 108 2005/01/03
Una vez sincronizada con una carga mínima del 10%, y efectuado él ultimo calentamiento
del rotor de presión intermedia. La turbina de vapor podrá incrementar su carga, al
incrementar la carga de la turbogas a razón de 4 a 5 MW/min. con lo cual el HRSG
aumentará las condiciones del vapor que se dirige a la turbina de vapor.
Durante el proceso de toma de carga la válvula de gobierno V1 queda completamente
abierta a aproximadamente 30 MW del turbogrupo de vapor, en esta carga se logra una
presión de 11 Kg/cm2 y se habilita la alimentación del sobrecalentador de presión
intermedia al recalentado frío.
Así mismo en esta carga se logra una presión mayor de 3.5 Kg/cm2 en el sobrecalentador
de baja presión y se habilita la alimentación de vapor de admisión a la turbina de baja
presión.
La válvula de control de la admisión acv se usa para dar entrada al caudal y para
controlar la presión y se cierra únicamente ante situaciones de sobrevelocidad o cuando
se abre el interruptor del generador.
