Diagnóstico de fallas en el generador de vapor - Instituto de ...

Actividades de investigación8Modelado de la plantaEl modelado del sistema se desarrolla a partir de la metodología planteada en la literatura por Lo, Ng y Trecat(Lo K. L. et al., 1997). Se elige el elemento a modelar y se buscan todos los elementos que se relacionanfuncionalmente con él y una vez identificados, se interconectan mediante la red de Petri, respetando lasrelaciones causales existentes.Los lugares se toman como los elementos interconectados y son marcados en caso de que dicho elementoesté en operación. El disparo de las transiciones depende de la condición del número de tokens en suslugares de entrada; para fines de modelado, se busca tener uno lo más simple posible, ya que el principalinterés en esta etapa es definir la relación del elemento a modelar, con otros elementos de la planta.Se eligieron como caso de estudio los siguientes elementos:• precalentador regenerativo norte• paredes de aguaDe los componentes elegidos, uno pertenece al sistema aire – gases (precalentador regenerativo norte)y otro al sistema de control de temperatura de vapor sobrecalentado y recalentado (paredes de agua). Seeligieron estos elementos, dado que son primordiales en la operación del generador de vapor y en caso deque presenten una falla, las consecuencias pueden llegar hasta el paro de la planta.Modelo del precalentador regenerativo norteLos gases producto de la combustión aún contienen energía, la cual puede aprovecharse de la siguiente forma (ComisiónFederal de Electricidad, 1997):• Disminuyendo la temperatura de gases: por cada 30 o C, la eficiencia de la caldera se incrementa en un 2.5 %• Aumentando la temperatura del aire: por cada 38 o C, la eficiencia de la caldera se incrementa cerca del 2%Las funciones anteriores se consiguen en el precalentador de aire regenerativo (tipo Ljungstrom), donde el calor es transferidoindirectamente de los gases al aire, a través de elementos metálicos de alta eficiencia térmica agrupados en paquetes (canastas).Estos elementos giran lentamente, por lo que absorben el calor del flujo de gases a su paso y posteriormente cedenel calor al pasar por el ducto de aire. El ciclo se repite continuamente.La planta cuenta con dos precalentadores regenerativos de aire (norte y sur), cada uno de ellos del 50% de capacidad, son deeje horizontal, por lo que el flujo de aire pasa por la parte inferior y el flujo de gases por la parte superior. Cada precalentadorcuenta con los siguientes componentes (Comisión Federal de Electricidad, 1997):Sellos mecánicos. Aun cuando los flujos de aire y gases están separados para evitar el contacto entre ellos, no se puedeevitar que el aire, por su mayor presión, se filtre hacia el lado de los gases. Esto provoca que la carga en los ventiladores detiro forzado aumente significativamente. Para contrarrestar lo anterior, se cuenta con sellos mecánicos en los espacios dondepueden ocurrir filtraciones.Motor eléctrico. El precalentador es puesto en operación por un motor eléctrico de 480 V. Mediante un reductor de engranesy una cremallera, el precalentador es girado a una velocidad de 480 RPM, la cual debe mantenerse siempre que la calderaesté encendida, o en caso de paro, mientras la parte más caliente del precalentador (entrada de gases) esté arriba de 150 o C.El precalentador puede ser detenido sólo por debajo de esta temperatura, para prevenir deformaciones en sus elementos yposibles incendios debido a depósitos de combustible acumulado.Turbineta neumática. Otro medio de accionamiento del precalentador regenerativo es una turbineta neumática, la cualasegura el giro continuo, aun si la potencia del motor eléctrico se suspende o por falla del mismo. También se utiliza paracontrolar la velocidad del precalentador durante un lavado de la superficie de calentamiento.Las señales de interés para el precalentador regenerativo son el amperaje de su motor, las temperaturas de aire y gases a susalida y la turbina del precalentador. El efecto que presenta en otros elementos de la planta es mínimo, por lo que no se consideraranotros elementos para el modelado.