PROTECCIÓN Y MONITOREO INTEGRAL DE LAS CONDICIONES DINÁMICAS DE HIDROGENERADORES DE POTENCIA
Enviado por jozupra • 19 de Diciembre de 2012 • 3.767 Palabras (16 Páginas) • 427 Visitas
PROTECCIÓN Y MONITOREO INTEGRAL DE LAS
CONDICIONES DINÁMICAS DE HIDROGENERADORES DE
POTENCIA, CH BAJO DE MINA Y BAITUN PANAMA
CASOS REALES.
Juan C. Hidalgo B., BSEE, MBA
Jonathan Zuñiga, BSEM, MSc
Abstracto—Tradicionalmente, los sistemas de protección de las
centrales de generación de energía eléctrica están enfocados en
la protección de las condiciones eléctricas del generador. Sin
embargo, hoy en día, cada vez son más los responsables de estas
plantas que están comprendiendo que existen múltiples fallas de
origen mecánico que pueden ser detectadas mediante un
adecuado monitoreo en línea de la condición de las vibraciones
mecánicas, siguiendo los principios del mantenimiento basado en
la condición. El uso de un sistema electrónico diseñado con
características de procesamiento suficientemente rápidas y
redundancia, junto con sensores de proximidad para medir la
posición relativa del eje con respecto a su fundación, sensores de
vibración absoluta y sensores para medir el airgap entre el rotor
y el estator, pueden ser usados para proteger y monitorear
eficientemente el grupo turbogenerador y complementar su
confiabilidad con las protecciones eléctricas.
En este documento presentamos el proceso de conceptualización,
diseño, instalación y puesta en marcha de dos sistemas de
protección y monitoreo para las Plantas Hidroeléctricas Bajo de
Mina y Baitún en Panamá. Así, como los resultados y
conclusiones obtenidas.
Index Terms—Vibraciones, sensor proximidad, acelerómetro,
ISO 10816-5, MEGGITT.
I. ANTECEDENTES
A. Datos técnicos de las Plantas Hidroeléctricas Bajo de
Mina y Baitún
Las plantas de Bajo de Mina y Baitún son dos centrales
hidroeléctricas situadas sobre el cauce del Río Chiriquí Viejo,
el cual cuenta con una capacidad instalada de generación
hidroeléctrica de cerca de 375 MW. Las plantas están
ubicadas en el sector de Vuelta de Mina en Volcán, Panamá.
Los proyectos tienen una capacidad instalada en conjunto de
142 MW y reemplazarán aproximadamente el 26% de la
generación eléctrica por medio de combustible fósiles en
Panamá y representa el 10% de la capacidad eléctrica
instalada en el país. Generarán electricidad para
aproximadamente 270,000 habitantes.
La dueña de la planta es CILSA (Constructora de
Infraestructura Latinoamericana, S.A.) representada por el Ing.
Emilio González, y es parte del Grupo CARSO, con sede en
México.
El sistema de protección fue una sugerencia de los
reaseguradores de las dos plantas, por temas como los
ocurridos en la Planta en Rusia (Sayano-Shushenksaya, en el
río Yinesei, ubicado en Siberia del Este), donde murieron 7
personas debido a una sobretensión hidráulica en las unidades
3 y 4. Se inicio el proceso de evaluación de oferentes y la
contratación a la empresa TERMOGRAM Consultores SA,
supliendo un sistema de protección de MEGGITT Sensing
Systems combinado con un sistema de monitoreo de
AzimaDLI.
II. MONITOREO DE LA CONDICION POR VIBRACIONES
Tanto el control como el diagnóstico de vibración de
máquinas y agregados han cobrado una gran importancia
durante los últimos años. Cada vez con más frecuencia incluso
máquinas de pequeño y mediano tamaño están siendo
Bajo de Mina- Casa de Máquinas
Unidades 2
Carga de Diseño 113.62 m
Potencia por unidad 28.4 MW
Potencia Instalada 56.80 MW
Baitún - Casa de Máquinas
Unidades 2
Carga de Diseño 129.51 m
Potencia por unidad 42.95 MW
Potencia Instalada 85.90 MW
incluidas en estrategias de control de vibración con sistemas
permanentes de monitoreo por vibraciones.
Las vibraciones son consecuencia de la transmisión de
fuerzas por la maquina que provocan su desgaste y aceleran su
daño. Los elementos que soportan esas fuerzas, como los
cojinetes, suelen ser accesibles desde el exterior, y así, en esos
puntos se pueden medir las vibraciones resultantes de la
excitación.
Cuando empieza a surgir una avería, cambian los procesos
dinámicos de la maquina y a su vez cambian algunas de las
fuerzas que actúan sobre sus piezas, lo que afecta los niveles y
la forma del espectro de vibración.
El hecho de que las señales vibratorias lleven tanta
información sobre el estado de la maquina constituye la base
del empleo de la medida y el análisis de vibración como
indicación del estado de la maquina y de la necesidad de
revisarla.
A. Fuentes de vibración
Con muy pocas excepciones los problemas mecánicos son
lo que causa problemas en una maquina, lo más frecuente es:
Desequilibrio de las partes rotativas, Desalineación de los
acoplamientos y cojinetes, Flexión de los ejes, Engranajes
desgastados excéntricos o dañados, Mal estado de correas o
cadenas de Transmisión, Cojinetes defectuosos, Variación de
torsión, Fuerzas electromagnéticas, Fuerzas aerodinámicas,
Fuerzas hidráulicas, Juego, rozamiento y Resonancia.
B. Como se mide la vibración?
Las características de desplazamiento, velocidad o
aceleración de la vibración se miden para determinar cuan
severa es esta, son denominados a menudo como la amplitud
de la vibración y es la indicación que sirve para determinar
que tan bien o que tan mal funciona, mientras mayor la
amplitud más severa es la vibración.
1) Desplazamiento :
Es la distancia total que atraviesa la parte que vibra, desde
un extremo a otro, normalmente se mide en milésimas de
pulgada o en micras, utilizada normalmente en equipos con
frecuencias de 600 cpm o menos. En turbinas hidroeléctricas
por sus características de baja velocidad es muy recomendada.
2) Velocidad :
Es la velocidad de la señal vibratoria, el valor que nos
interesa capturar será el máximo o de cero a pico.
Normalmente se mide en mm/s o pulgadas/s, utilizada
normalmente en equipos con frecuencias de 600 cpm a 60.000
cpm
3) Aceleración:
En este caso la aceleración es el coeficiente de cambio de
la velocidad, normalmente se expresa en g (aceleración de la
gravedad)
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