compresores y plantas modulares de compresiÓn. (2)

www.chilonunellez.blogspot.com (un espacio para los ing. de petroleo)

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

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 Barua-

Motatan .

INTRODUCCION (Cont.)

EL OBJETIVO:

OBJETIVO DEL CURSO

Visión sistemática del proceso de compresión de gas, sus componentes,

equipos principales y auxiliares, principio de funcionamiento y manteni-

miento 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 tecno-

logias 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 compre-

sores Cooper Bessemer utilizados en los modulos de compresión Lama II,

Lama IV, Unigas 4, Lagogas 6, Cincogas 5, Ceutagas 4.

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

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.

CONTENIDO (Cont.)

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).

TERMINOS BÁSICOS

LA PLANTA COMPRESORA Y SU INTEGRACION EN EL PROCESO DE PRODUCCION CRUDO/GAS

GAS

CRUDO

AGUA

CRUDO

ESTACION DE FLUJO

MULT. GAS

DE BAJA PLANTA DE GAS

MODULAR

GAS DE BAJA PRESIÓN GAS DE ALTA PRESIÓN

PLANTA DE

DESHIDRATACIÓN

INYECCIÓN DE GAS LIFT

TRANSFERENCIA

CLIENTES

GAS HUMEDO + H2O GAS HUMEDO

COMPORTAMIENTO DEL GAS DESDE

QUE SALE DEL YACIMIENTO

GAS HUMEDO + H2O

*

MULT. GAS

DE ALTA

LA PLANTA COMPRESORA Y SU INTEGRACION EN EL PROCESO DE PRODUCCION CRUDO/GAS

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:

PLANTAS CONVENCIONALES O INDUSTRIALES

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.

PLANTAS COMPRESORAS

TIPO CADENA O SERIE

SUCCION DESCARGA

SUCCION

DESCARGA

TIPO PARALELO

TURBINA

2- El tipo paralelo donde la succión y la descarga son comunes para un

grupo de compresores, ejemplo LAMA I, LAMA III, LAMARGAS

PLANTAS COMPRESORAS

PLANTAS COMPRESORAS

LAMA III

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

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

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.

Salida del Gas

Entrada del Gas Placa choque o Deflectora

Controlador y Valvula de control de nivel

Visor o Mirilla

PLANTAS COMPRESORAS

PLANTA MODULAR

DEPURADOR

Valvula de Seguridad

Venteo planta

PLANTAS COMPRESORAS

PLANTA MODULAR

INTERCAMBIADOR DE CALOR CON AIRE DE ENFRIAMIENTO Una función importante en la operación 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.

Enfriador

Separador

Gas

Caliente

Gas seco

Drenaje de Condensado

Demister

INTER ENFRIADORES SEPARADORES


•EL COMPRESOR

•Descripcion del Compresor

•Clasificación

• Sistemas Auxiliares

¿QUE ES UN COMPRESOR?

Es una maquina construida con la finalidad de comprimir fluidos gaseosos a

determinadas presiones.

PLANTAS COMPRESORAS

PLANTA MODULAR

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.

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 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.

DINAMICOS

PLANTAS COMPRESORAS

PLANTA MODULAR Compresor Centrifugo

DIFUSORES SUCCION DESCARGA

IMPULSORES

PLANTAS COMPRESORAS


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

PLANTAS COMPRESORAS


IMPLUSORES ENSAMBLADOS EN EL EJE

ROTOR DEL COMPRESOR

2- Difusor

Es el segundo elemento vital en un compresor, existen dos tipos comúnmente

usados: los de alabes y sin alabes. Estos últimos tienen amplio rango de

operación pero presentan bajo incremento de presión en caso de surge.

Parte superior de los difusores Parte inferior de los difusores y rotor

PLANTAS COMPRESORAS


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 rota-

tiva dentro de la carcaza. Existen dos tipos principales:

a- Cojinetes de Empuje

b- Cojinetes Radiales

c- Cojinetes Magneticos

a- Cojinetes de Empuje

Estos se usan para resistitr las fuerzas de carga, especificamente propor-

cionan el posicionamiento axial y balancean la fuerza que se ejerce en

sentido contrario al flujo durante la compresión de gas.

Disco de empuje con vista lado

inactivo Zapata del cojinete de empuje

lado inactivo

PLANTAS COMPRESORAS


c- Cojinetes Magneticos

Los cojinetes magnéticos mantienen suspendido el rotor en un campo mag-

netico debido a la atracción del material ferroso. El circuito incluye senso-

res 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 hidro-

mecánicos.

PLANTAS COMPRESORAS


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 peque-

ña 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 dise-

ñados 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 adya-

cente 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.

PLANTAS COMPRESORAS

PLANTA MODULAR


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 :

Entrada

Corriente Lateral Descarga

1- Straight Thru With Sidestreams

Entrada Entrada

Descarga

2- Double Flow (Doble flujo)

Descarga

Entrada

3- Back to Back (Espalda con espalda)

Descarga Entrada

4- Compound (Compuesto)


Problemas Tipicos

Bajo ciertas reglas de operación, un compresor centrifugo debe funcionar a una

presión y una capacidad de trabajo dadas por el fabricante,por lo que se debe

evitar la ocurrencia de dos fenómenos 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 Lubricación

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 post-

lubricacion de emergencia a traves de bomba dc o tanque elevado

SISTEMAS AUXILIARES Sistema de Lubricación 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 presión mas alta que la presión de gas,

la diferencia de presión previene la migración de gas hacia el área 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

Controlador de Nivel

Cabezal

de Aceite

de Sellos

Gas/Aceite agrio

Venteo

Transmisor de Nivel

Valvulas de control

Sistema de Aceite con Pelicula de Aceite

TK Principal

Desgasificador

Alto Nivel

Bajo Nivel

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 neumati-

cos 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.

Entrada de aire

Camara de combustion

Turbina

Mecanica

Escape

CICLO DE LA TURBINA

Potencia hacia

el Compresor

Salida de potencia

Turbina de

Potencia del

Generador de

gases

Entrada de Combustible

TURBINAS A GAS INDUSTRIALES

TIPOS DE TURBINAS

TURBINAS A GAS AERODERIVATIVAS

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.

TIPOS DE TURBINAS

TURBINAS AERODERIVATIVAS

“ GENERADORES DE GAS”

COMPRESION 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


ESTATOR

ROTOR

COMPRESOR AXIAL


ESTATOR

http://recursos.cnice.mec.es/bancoimagenes/ArchivosImagenes/DVD04/CD04/4248__41_a_1.jpg

ROTOR

COMPRESOR AXIAL




LA TURBINA DEL COMPRESOR

ALABE DEL ESTATOR




LA TURBINA DEL COMPRESOR

ALABES DE LA TURBINA




• 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 Mecánica)

Sección del generador de gas donde se expanden los gases calientes generando

un torque mecánico que se utiliza para mover la carga acoplada.

ROTOR

ESTATOR

ENSAMBLE

ROTOR/ESTATOR

TURBINA DE POTENCIA (Turbina Libre o Mecánica)

SISTEMAS

AUXILIARES

• 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

COMPONENTES

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)

SISTEMA DE ACEITE LUBRICANTE / HIDRAULICO DEL

GENERADOR DE GAS

SISTEMAS AUXILIARES

• GENERADORES DE GAS

•Rolls Royce Avon

General Electric LM2500

GENERADORES DE GAS

Rolls Royce Avon

GENERADORES DE GAS AVON

El compresor axial esta formado por 17 etapas con una relación de compresión de 10:1

CARACTERISTICAS

EXTENSION

DE ENTRADA DE AIRE

COJINETE

FRONTAL

ALABES GUIAS

ETAPA 00

DEL ESTATOR

ETAPA 0

DEL ESTATOR

VALVULA DE

ALIVIO


CARACTERISTICAS

Actuador Hidráulico

IGV Ramp

Alabes Direccionales

IGV

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 .


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..

4ta Etapa 7ma Etapa


CARACTERISTICAS

El sistema de arranque esta constituido por un arrancador externo al generador. El arran-

cador es del tipo turbina expansora y acoplado al GG a través de un cardan, su función

es la de acelerar la maquina hasta las velocidades especificadas de ignición y velocidad

auto sostenida.

Arrancador

Eje o Cardan


CARACTERISTICAS

El sistema de lubricación e hidráulico esta compuesto por dos paquetes de bombas acopla-

das 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 , actua-

dor 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.


CARACTERISTICAS

Motores

Bombas

TK de Aceite

Panel de Interruptores

e indicadores

DISTRIBUIDOR DE ACEITE

LUBRICANTE


CARACTERISTICAS


CARACTERISTICAS


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

1 RTD Succion del Generador o Plenum

Medir T1 o temperatura de entrada o ambiente

GENERADORES DE GAS

General Electric LM2500

CARACTERISTICAS

GENERADORES DE GAS LM 2500 GENERAL ELECTRIC

El generador de gas LM 2500, esta diseñado para funcionar con una turbina de po-

tencia suministrada por el cliente o bien por una GE.

Compresor axial Turbina de Potencia GE

Esta compuesto por un compresor axial de geometría variable de 16

etapas con una relación de 18:1.

CARACTERISTICAS


El sistema de control de aire , esta compuesto por alabes direccionales ubicados

desde la 1ra etapa a la 7ma etapa del compresor axial.

CARACTERISTICAS


BRAZO NIVELADOR

ACTUADOR

BELLCRANK

BRAZO IMPULSOR

ESTATORES VARIABLES

CARACTERISTICAS


SENSOR

DE

VELOCIDAD

SERVO

VALVULA

CARACTERISTICAS


CARACTERISTICAS


INYECTORES DE GAS COMBUSTIBLE

Una turbina de alta presión constituida por dos etapas HP e IP montadas

directamente sobre el eje.

CARACTERISTICAS


Caja de Accesorios

Caja de accesorios

Radial Driveshaft

LM2500

CARACTERISTICAS


CARACTERISTICAS


El sistema de arranque esta formado por una turbina expansora que esta acoplada

directamente a la caja de accesorios del GG. Su función es acelerar al generador

hasta las velocidades especificadas de ignición y aceleración autosostenida.

CAJA DE ACCESORIOS ARRANCADOR NEUMATICO

CARACTERISTICAS


SISTEMA DE BOMBAS DE ACEITE LUBRICANTE E HIDRAULICO

El sistema de instrumentación esta conformado por los siguietes dispositivos:

COMPONENTE UBICACION FUNCION

2Sensores de Velocidad Ubicados en la caja de accesorios del GG.

Medir la velocidad N1,

3 tomas de presion Dos ubicados uno en la succion y otro en la descarga del compresor axial.

-Uno en la descarga de la turbina

Medir P1 y P3

Medir P6

1 Sensors de Vibracion Parte central del GG Medir la vibracion del GG

1 arnés de 11 termocuplas

Instaladas en el medio de la turbina.

Temperatura de descarga de los gases del GG

1 RTD

3 RTD

Succion del Generador o Plenum

A la salida de los baridos de los cojinetes

Medir T1 o temperatura de entrada o ambiente.

Medir la tempratura de aceite de los barridos de los cojinetes

CARACTERISTICAS


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 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.

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 Programado y Mantenimiento No Programado.


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.



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).

CONTROL DE VELOCIDAD

Es realizado a través 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, Presión de

Descarga del Compresor Axial, curvas de aceleracion y desaceleracion) .

Arquitectura de los Sistemas de Supervisión y Control

TURBINA . T.P.

CAMARA DE

COMBUSTION

Gas

Combustible

EGT HIGT DIF.

ALARMS

GOV SHUTDWN

RAMP CONTROL

N1 CONTROL

N2 CONTROL

EGT CONTROL

ACCEL CONTROL

DECEL CONTROL

N1 SW1

N1 SW2

N1 OVSPD

N2 SW1

N2 SW2

N2 OVSPD

EGT SW1

EGT SW2

EGT OVTMP

Relay

Module

RAMP STAR

N1 RAISE

NI LOWER

N2 RAISE

N2 LOWER

REMOTE

TRIP IDLE

EXT. SHUTDWN

RESET

COLD JUCTION (T/C)

COLD JUCTION (T/C)

Pres. Desc Axial CDP

Tmp. Ambiente BIAS (RTD)

Vel. N1 GG 2 Pick Up

Vel. N2 TP 2 Pick Up

Temp. Escape EGT (11 TC) Control de

carga

Hacia el

PLC

Aire

CONTROL DE VELOCIDAD

COMPRESOR AXIAL

VALVULA DE CONTROL DE COMBUSTIBLE

CONTROLADOR

DE VELOCIDAD


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.


INSTRUMENTACION ASOCIADA AL CONTROLADOR DE VELOCIDAD

Pick up magnéticos de velocidad


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



Transmisor de Presion


VELOCIDAD

Transmisor de presión descarga

compresor axial (cdp), transmisores

para monitorear la presión antes y

después de la válvula de control de

combustible



VELOCIDAD

Sensor de temperatura RTD´s

•Rtd para monitorear temperatura

ambiente y temperatura del gas combustible



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


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 operación a bajo flujo del compresor, en el cual

la presión de descarga no vence a la presion del cabezal lo que hace que el

flujo se invierta ocasionando una violenta reacción de carga y vacio del com-

presor 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.

CONTROL Y PROTECCION DE COMPRESORES CENTRIFUGOS


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 auto-

maticamente 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 utiliza-

dos 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


CONTROL ANTISURGE/SELECCIÓN DE VALVULAS


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

Detectores de fuego

-Se emplea tecnología UV, IR, UV/Ir, 3 IR.

-Pueden trabajar como unidades autónomas

o en conjunto con su controlador.

-Alta confiabilidad y rechazo a falsas alarmas.

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

PROTECCION POR PRESENCIA DE

GAS EN LA CABINA DEL G.G.

Fire Pump

Bombas contra incendio de - Carcasa Partida - Verticales en línea -

Horizontales - Turbina - Motores eléctricos y diesel Listados por UL

y aprobados por FM.

SISTEMA DE EXTINCION

VALVULAS DE DILUVIO


BOMBAS ELECTRICAS

DEL SISTEMA

CONTRA INCENDIOS


¿QUE PASARIA SI UNA PROTECCION

ES INHIBIDA O BLOQUEADA?

DAÑOS 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.

Muchas gracias.


compresores y plantas modulares de compresiÓn. (2)

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