análisis histórico (2003-2007) de la confiabilidad de las turbinas de una central térmica

Análisis histórico (2003-2007) de la confiabilidad de las turbinas de una Central Térmica

8vo CONGRESO PERUANO – INGENIERIA DE MANTENIMIENTO

LEMA: “Influencia de la Gestión de Mantenimiento en Mejorar Calidad, Seguridad y Medio Ambiente”

PERÚ

CONTENIDO

1. Objetivo

2. Antecedentes

3. Definiciones

4. Metodología

5. Resultados

6. Conclusiones

7. Recomendaciones

OBJETIVO

Evaluar la confiabilidad de las Unidades TG1 y TG2.

Evaluar el MTTF.

Evaluar el MTBF.

Evaluar el MTTR.

Evaluar la Disponibilidad.

ANTECEDENTESANTECEDENTES

Nuestra Empresa, opera dos Turbo grupos, ambos son del mismo tipo con las siguientes características: Fabricante ABB (ahora ALSTOM) Modelo GT11-NMC XL/XP de 88.508 MW (TG-1) y de 88.084 MW (TG-2) de potencia efectiva, Voltaje de Generación de 13.8 KV, con cámara de combustión tipo silo usando combustible gas natural.

La productividad y eficiencia de la Central Térmica son objetivos de la gestión de Nuestra Empresa, por ello la disponibilidad de las turbinas juega un papel decisivo en el éxito de sus objetivos. Para la gestión de Mantenimiento, esto significa una constante búsqueda de nuevas formas de incrementar la confiabilidad, disponibilidad y gestión de activos de la Planta Termoeléctrica.

DEFINICIONESDEFINICIONES Tiempos Planeados: Son tiempos que se utilizan para

diferentes inspecciones planeados con anticipación. Este tiempo no se incluirá en los tiempos muertos ya que fueron previamente planificados.

Tiempos no Planeados: Son tiempos inoperativos que se generaron a causa de la presencia de una falla y como consecuencia de ello disminuyó la carga de las unidades.

Tiempos Forzados: Son tiempos inoperativos que se generaron a causa de la presencia de una falla y como consecuencia de ello se dejó de generar energía.

Tiempo Muerto: Los tiempos que la unidad no ha generado como consecuencia de una falla sea parcial o total.

Falla: Disminución o terminación de la capacidad del equipo para realizar la función por la que fue diseñado. El tipo de falla se clasificó en cinco grupos: Fallas mecánicos; fallas eléctricos, instrumental y control; fallas por disturbios en líneas de transmisión; fallas por error del operador y fallas por caída de rayos en CTA.

DEFINICIONESDEFINICIONES Tiempo Medio Operativo (MTTF):

Mide el tiempo medio que es capaz de operar el sistema a capacidad sin interrupciones dentro de un periodo dado.

Tiempo Medio para Reparar (MTTR): Es la medida de la distribución de tiempo de reparación de un equipo o sistema. Este indicador mide la efectividad en restituir la unidad a condiciones óptimas de operación una vez que la unidad se encuentra fuera de servicio por un fallo.

Tiempo Medio Entre Fallas (MTBF): Indica el intervalo de tiempo más probable entre un arranque y la aparición de falla. Mientras mayor sea el MTBF, mayor es la confiabilidad del sistema, componente o equipo.

Disponibilidad: Es una función que permite estimar en forma global el porcentaje de tiempo total que se puede esperar que un equipo esté disponible para cumplir la función para la cual fue destinado.

MTBF

MTTRMTTF

DEFINICIONES: DEFINICIONES: Relaciones MatemáticosRelaciones Matemáticos

MTTF = Σ Tiempo Disponible - Σ Tiempos Muertos

Σ N° de Fallas

MTBF = Σ Tiempo Disponible

Σ N° de Fallas

MTTR = Σ Tiempos Muertos

Σ N° de Fallas

Disponibilidad = Σ Tiempo Disponible - Σ Tiempos Muertos

Σ Tiempo Disponible

ConfiabilidadMantenibilidadDisponibilidad

METODOLOGÍAMETODOLOGÍA

Recopilación de información Histórica de fallas ocurridas en Unidades TG1 y TG2.

Clasificación de acuerdo al tipo de falla.

Procesamiento de data, utilizando relaciones matemáticas.

RESULTADOS: Tiempo Medio Operativo

TIEMPO MEDIO OPERATIVO (MTTF) - TG1

0:00:001200:00:002400:00:003600:00:004800:00:00

6000:00:007200:00:008400:00:009600:00:00

2003 2004 2005 2006 2007

HO

RA

SFallas MecánicasFallas Electricas, Instrumentos y ControlFallas por Disturbios de Líneas

TIEMPO MEDIO OPERATIVO (MTTF) - TG2

0:00:00

1200:00:00

2400:00:00

3600:00:00

4800:00:00

6000:00:00

7200:00:00

8400:00:00

9600:00:00

2003 2004 2005 2006 2007

HO

RA

S

Fallas MecánicasFallas Electricas, Instrumentos y ControlFallas por Disturbios de Líneas

UNIDAD TG1

UNIDAD TG2

RESULTADOS: Tiempo Medio Para Reparar

TIEMPO MEDIO PARA REPARAR (MTTR) - TG1

0:00:00

12:00:00

24:00:00

36:00:00

48:00:00

60:00:00

72:00:00

84:00:00

2003 2004 2005 2006 2007H

OR

AS


TIEMPO MEDIO PARA REPARAR (MTTR) - TG2

0:00:00

4:48:00

9:36:00

14:24:00

19:12:00

24:00:00

28:48:00

33:36:00

38:24:00

2003 2004 2005 2006 2007

HO

RA

S


UNIDAD TG1

UNIDAD TG2

RESULTADOS: Tiempo Medio Entre Fallas

TIEMPO MEDIO ENTRE FALLAS (MTBF) - TG1

0:00:001200:00:00

2400:00:003600:00:004800:00:00

6000:00:007200:00:00

8400:00:009600:00:00

2003 2004 2005 2006 2007

HO

RA

S


TIEMPO MEDIO ENTRE FALLAS (MTBF) - TG2

0:00:001200:00:002400:00:003600:00:004800:00:006000:00:007200:00:008400:00:009600:00:00

2003 2004 2005 2006 2007

HO

RA

S


UNIDAD TG1

UNIDAD TG2

RESULTADOS: Disponibilidad

DISPONIBILIDAD - TG1

93.0%

94.0%

95.0%

96.0%

97.0%

98.0%

99.0%

100.0%

101.0%

2003 2004 2005 2006 2007


DISPONIBILIDAD - TG2

97.5%

98.0%

98.5%

99.0%

99.5%

100.0%

100.5%

2003 2004 2005 2006 2007

HO

RA

S


UNIDAD TG1

UNIDAD TG2

RESULTADOS: Probabilidad de Falla

DISTRIBUCIÓN DE PROBABILIDAD EXPONENCIAL DE FALLA EN UN TIEMPO "T", UNIDAD TG1

0.00%

20.00%

40.00%

60.00%

80.00%

100.00%

120.00%

24

48

12

0

24

0

36

0

72

0

14

40

21

60

28

80

43

20

57

60

72

00

86

40

HORAS

Probabilidad de falla debido a Factores MecánicosProbalidad de Falla debido a Factores Eléctricos, Intrumentos y ControlProbabilidad de Falla debido a Disturbios en las Líneas de TransmisiónAcumulado

Prob. Falla = e -(MTTF)/( Horas Proyectadas)

UNIDAD TG1

RESULTADOS: Probabilidad de Falla

DISTRIBUCIÓN DE PROBABILIDAD EXPONENCIAL DE FALLA EN UN TIEMPO "T", UNIDAD TG2

0.00%

20.00%

40.00%

60.00%

80.00%

100.00%

120.00%

24

48

12

0

24

0

36

0

72

0

14

40

21

60

28

80

43

20

57

60

72

00

86

40

HORASProbabilidad de falla debido a Factores MecánicosProbalidad de Falla debido a Factores Eléctricos, Intrumentos y ControlProbabilidad de Falla debido a Disturbios en las Líneas de TransmisiónAcumulado

Prob. Falla = e -(MTTF)/( Horas Proyectadas)

UNIDAD TG2

RESULTADOS: MTTF PROMEDIO

MTTF PROMEDIO UNIDAD TG1

396:50:00

348:28:22

539:08:25

333:27:51

257:05:04

0:00:00

120:00:00

240:00:00

360:00:00

480:00:00

600:00:00

2003 2004 2005 2006 2007

M TTF PROM EDIO UNIDAD GT11


397:32:38

581:59:46792:36:47

975:09:27

331:54:12

0:00:00

192:00:00

384:00:00

576:00:00

768:00:00

960:00:00

1152:00:00

2003 2004 2005 2006 2007

MTTF PROMEDIO UNIDAD GT12

UNIDAD TG1

UNIDAD TG2

RESULTADOS: MTTF Sin fallas por líneas de Transmisión


583:13:13

542:14:17

1082:37:36

521:27:52

794:02:10

0:00:00

240:00:00

480:00:00

720:00:00

960:00:00

1200:00:00

2003 2004 2005 2006 2007

HO

RA

S



454:22:09

2919:08:00

1744:39:51

1248:50:03

2188:50:59

0:00:00

480:00:00

960:00:00

1440:00:00

1920:00:00

2400:00:00

2880:00:00

3360:00:00

2003 2004 2005 2006 2007


UNIDAD TG1

UNIDAD TG2

RESULTADOS: MTBF PROMEDIO

MTBF PROMEDIO UNIDAD TG1

257:38:49

336:55:23

546:00:00

366:00:00

398:10:55

0:00:00

120:00:00

240:00:00

360:00:00

480:00:00

600:00:00

2003 2004 2005 2006 2007

M TBF PROM EDIO UNIDAD GT11


336:55:23

976:00:00

796:21:49584:00:00

398:10:55

0:00:00

192:00:00

384:00:00

576:00:00

768:00:00

960:00:00

1152:00:00

2003 2004 2005 2006 2007

MTBF PROMEDIO UNIDAD GT12

UNIDAD TG1

UNIDAD TG2

RESULTADOS: MTBF Sin fallas por líneas de Transmisión


796:21:49

547:30:00

1095:00:00

547:30:00

584:00:00

0:00:00

240:00:00

480:00:00

720:00:00

960:00:00

1200:00:00

2003 2004 2005 2006 2007H

OR

AS



461:03:09

2920:00:00

1752:00:00

1251:25:43

2190:00:00

0:00:00

480:00:00

960:00:00

1440:00:00

1920:00:00

2400:00:00

2880:00:00

3360:00:00

2003 2004 2005 2006 2007


UNIDAD TG1

UNIDAD TG2

CONCLUSIONES: MTTFCONCLUSIONES: MTTF

MTTF – TG1MTTF – TG1

MTTF AÑO MTTF AÑO

Fallas Mecánicas 1682:28:24 2004 8760:00:00 2007 3747:39:11 Ascendente Alta Mantener

Fallas Eléctricos, Instrumentos y Control 667:58:58 2006 4379:39:00 2005 1553:10:46 Descendente Regular Mejorar

Fallas por Disturbio de Líneas 460:39:41 2007 1097:29:23 2004 864:38:42 Constante Bajo BajaFuerade de nuestro

control

Fallas por caida de rayos en CTA 4378:58:37 2007 8784:00:00 2004 7887:35:43 Constante Alto Muy alta Mantener

Fallas por Error de Operador 8759:43:00 2005 8784:00:00 2004 8764:44:36 Constante Alto Muy alta Mantener

RECOMENDACIONESFACTORES DE FALLAS PROMEDIOCOMPORTAMIENTO DE

LA CURVACONFIABILIDAD

MTTF MÍNIMO MTTF MÁXIMO

MTTF – TG2MTTF – TG2

MTTF AÑO MTTF AÑO

Fallas Mecánicas 1728:10:12 2003 8784:00:00 2004 7351:34:14 Constante Alto Muy alta Mantener


Fallas por Disturbio de Líneas 486:08:34 2007 1463:10:10 2004 1150:35:50 Descendente RegularFuerade nuestro

control



RECOMENDACIONESCOMPORTAMIENTO DE LA

CURVACONFIABILIDADFACTORES DE FALLAS

MTTF MÍNIMO MTTF MÁXIMO

PROMEDIO

CONCLUSIONES: MTTRCONCLUSIONES: MTTR

MTTR – TG1MTTR – TG1

MTTR AÑO MTTR AÑO

Fallas Mecánicas 0:00:00 2007 74:19:36 2004 20:06:25 Descendente BajaDependiente del tipo

de falla

Fallas Eléctricos, Instrumentos y Control 0:21:00 2005 5:51:48 2006 2:21:14 Constante Bajo Alta Mantener

Fallas por Disturbio de Líneas 0:22:10 2003 1:20:47 2005 0:38:18 Constante Bajo Muy Alta Mantener

Fallas por caida de rayos en CTA 0:00:00 2003 5:00:00 2006 1:12:17 Constante Bajo Muy Alta Mantener

Fallas por Error de Operador 0:00:00 2003 0:17:00 2005 0:03:24 Constante Bajo Muy Alta Mantener

RECOMENDACIONESCOMPORTAMIENTO DE

LA CURVAREPARABILIDADFACTORES DE FALLAS

MTTR MÍNIMO MTTR MÁXIMO

PROMEDIO

MTTR – TG2MTTR – TG2

MTTR AÑO MTTR AÑO

Fallas Mecánicas 0:00:00 2004 34:19:00 2005 11:37:46Ascendente y Descendente

BajaDependiente del

tipo de falla

Fallas Eléctricos, Instrumentos y Control 0:33:34 2003 3:27:55 2006 1:19:35 Constante Bajo Alta Mantener

Fallas por Disturbio de Líneas 0:30:14 2003 1:29:14 2006 0:49:18 Constante Bajo Muy Alta Mantener

Fallas por caida de rayos en CTA 0:00:00 2003 0:00:00 2003 0:00:00 Constante Bajo Muy Alta Mantener

Fallas por Error de Operador 0:00:00 2003 0:25:00 2006 0:05:00 Constante Bajo Muy Alta Mantener


CURVAREPARABILIDADFACTORES DE FALLAS

MTTR MÍNIMO MTTR MÁXIMO

PROMEDIO

CONCLUSIONES: MTBFCONCLUSIONES: MTBFMTBF – TG1MTBF – TG1

MTBF AÑO MTBF AÑO

Fallas Mecánicas 1752:00:00 2005 8760:00:00 2007 3767:45:36 Ascendente Alta Mantener

Fallas Eléctricos, Instrumentos y Control

673:50:46 2006 4380:00:00 2005 1555:32:00 Descendente Regular Mejorar

Fallas por Disturbio de Líneas 461:03:09 2007 1098:00:00 2004 865:17:00 Constante Bajo BajaFuerade nuestro

control




CURVACONFIABILIDADFACTORES DE FALLAS

MTBF MÍNIMO MTBF MÁXIMO

PROMEDIO

MTBF – TG1MTBF – TG1

MTBF AÑO MTBF AÑO

Fallas Mecánicas 1752:00:00 2003 8784:00:00 2004 7363:12:00 Asecendente Muy alta Mantener


Fallas por Disturbio de Líneas 486:40:00 2007 1464:00:00 2004 1151:25:09 Constante Bajo RegularFuerade nuestro

control



RECOMENDACIONESCOMPORTAMIENTO DE

LA CURVACONFIABILIDADFACTORES DE FALLAS

MTBF MÍNIMO MTBF MÁXIMO

PROMEDIO

CONCLUSIONES: DISPONIBILIDADCONCLUSIONES: DISPONIBILIDAD

Dispon. AÑO Dispon. AÑO

Fallas Mecánicas 95.77% 2004 100.00% 2007 98.88% Ascendente Alta Mantener

Fallas Eléctricos, Instrumentos y Control 99.13% 2006 99.99% 2005 99.69% Constante Alto Muy Alta Mantener

Fallas por Disturbio de Líneas 99.88% 2005 99.95% 2003 99.93% Constante Alto Muy Alta Mantener

Fallas por Caída de rayos en CTA 99.94% 2006 100.00% 2003 99.98% Constante Alto Muy Alta Mantener

Fallas por Error de Operador 100.00% 2005 100.00% 2003 100.00% Constante Alto Muy Alta Mantener


CURVADISPONIBILIDADFACTORES DE FALLAS

Dispon. MÍNIMA Dispon. MÁXIMA

PROMEDIO

DISPONIBILIDAD – TG1DISPONIBILIDAD – TG1

DISPONIBILIDAD – TG2DISPONIBILIDAD – TG2

Dispon. AÑO Dispon. AÑO

Fallas Mecánicas 98.64% 2003 100.00% 2004 99.65% Ascendente Muy Alta Mantener

Fallas Eléctricos, Instrumentos y Control 99.80% 2006 99.97% 2005 99.92% Constante Alto Muy Alta Mantener

Fallas por Disturbio de Líneas 99.86% 2006 99.96% 2003 99.92% Constante Alto Muy Alta Mantener

Fallas por Caída de rayos en CTA 100.00% 2003 100.00% 2003 100.00% Constante Alto Muy Alta Mantener

Fallas por Error de Operador 99.99% 2006 100.00% 2003 100.00% Constante Alto Muy Alta Mantener


CURVADISPONIBILIDADFACTORES DE FALLAS

Dispon. MÍNIMA Dispon. MÁXIMA

PROMEDIO

CONCLUSIONES: Comparación CONCLUSIONES: Comparación con Otras Plantas de Generacióncon Otras Plantas de Generación

Comparación de la confiabilidad de

Planta Termoeléctrica con

Otras Unidades GT11N/NM/NMC/N1M

/N1MC

Fuente: ORAP Customer Report Prepared by: Strategic Power Systems Inc.

NOTA: La Central Termoeléctrica opera como planta de base, las plantas indicadas en el ORAP mayormente operan a condiciones de carga pico.

Comparación de la Confiabilidad con Otras Plantas

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2004 2005 2006 2007 2008 2004 - 2008

Año

Co

nfi

abil

idad

(%

)

Aguaytia Power Plant All Other (33 Units) Fleet (35 Units)

CONCLUSIONES: Comparación con Otras Plantas de Generación

Comparación de la Disponibilidad con Otras Plantas

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2004 2005 2006 2007 2008 2004 - 2008

Año

Dis

po

nib

ilid

ad

(%

)

Aguaytia Power Plant All Other (33 Units) Fleet (35 Units)

Comparación de la Disponibilidad de

Planta Termoeléctrica con

Otras Unidades GT11N/NM/NMC/N1M

/N1MC

Fuente: ORAP Customer Report Prepared by: Strategic Power Systems Inc.

NOTA: La Central Termoeléctrica opera como planta de base, las plantas indicadas en el ORAP mayormente operan a condiciones de carga pico.

RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES

La confiabilidad de ambas unidades debido a factores mecánicos está en un nivel alto, por ello se debe continuar con los programas de mantenimiento preventivo.

La confiabilidad de ambas unidades debido a factores eléctricos, instrumentos y control esta en un nivel regular, debido a las reiteradas fallas del sistema de control e instrumentación, no obstante las fallas son de periodo corto y debe tomarse acción para aumentar su confiabilidad. Este aumento de fallas esta asociada al envejecimiento de componentes y cableados que aumenta la vulnerabilidad con el tiempo. Nuestra Empresa recomenda la necesidad de migrar a una versión moderna del sistema de control que cuente con soporte técnico respectivo.

RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES La confiabilidad de ambas unidades debido a

factores humamos es muy alta, resultado de nuestros programas de entrenamientos por lo que se debe continuar dichos programas.

La confiabilidad de ambas unidades debido a factores de disturbios en las líneas de transmisión es regular, porque se presenta constantemente y son fenómenos que no están bajo control de nuestro equipo de operaciones y mantenimiento. Estos disturbios son provocados mayormente por descargas atmosféricas o caída de árboles sobre la línea de transmisión, los tiempos de reposición depende de la efectividad de los servicios de Operación y Mantenimiento que son responsabilidad de otra Empresa. Estos disturbios influyen en nuestra confiabilidad por que afectan la vida de componentes electrónicos por las sobre tensiones que se crean, también por los grandes cambios térmicos que provocan en el bloque térmico al salir de servicio nuestras unidades.

análisis histórico (2003-2007) de la confiabilidad de las turbinas de una central térmica

Documents