Un lazo primario de control de temperatura mide y controla la temperatura del cuarto manipulando el punto de referencia o valor deseado sobre el lazo de control secundario para la temperatura del aire entrante.
Tomado de http://prof.usb.ve/lamanna/cursos/Esquemas-de-control.pdf
Sistemas de control en calderas
ResponderEliminarUna Caldera de Combustión de una Central Térmica es una máquina o dispositivo de ingeniería que está diseñado para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia de estado.
Según la ITC-MIE-AP01, caldera es todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.
Las calderas son un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas de intercambiadores de calor, en las cuales se produce un cambio de fase. Además son recipientes a presión, por lo cual son construidas en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas.
Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, las calderas son muy utilizadas en la industria para generarlo para aplicaciones como:
Esterilización (tindalización): es común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generan vapor para esterilizar los instrumentos médicos, también en los comedores con capacidad industrial se genera vapor para esterilizar los cubiertos, así como para la elaboración de alimentos en marmitas.
Calentar otros fluidos, por ejemplo, en la industria petrolera se calienta a los petroles pesados para mejorar su fluidez y el vapor es muy utilizado.
Generar electricidad a través de un ciclo Rankine. Las calderas son parte fundamental de las centrales termoeléctricas.
Es común la confusión entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado.
En el hogar de la Caldera se produce una reacción de combustión con el combustible y el oxígeno del aire, liberándose energía térmica en dicho proceso. Dicha energía térmica o Calor es transferido mediante una superficie de transferencia de calor en forma de haces de tubos al sistema agua-vapor que circula por el interior de dichos tubos. De este modo se produce la formación del vapor saturado.
DESCRIPCION
a) Se subministra de modo continuo el vapor requerido por la Turbina, se basa con la carga de la planta y en las condiciones de presión y temperatura adecuadas.
b) Operar la Caldera en condiciones óptimas, minimizando el consumo de combustible, maximizando el rendimiento de Caldera y permitiendo un modo de operación para cumplir con la vida proyectada de la misma.
c) Vigilar las Seguridades de Caldera, permitiendo un funcionamiento seguro en arranques, paradas y funcionamiento normal de la Caldera, y generando el disparo de Caldera en caso necesario
Controles
1. Control de Combustión. El objetivo de este lazo de control es gestionar el balance de energía en la Caldera, igualando la energía entrante en Caldera a la energía saliente, manteniendo además una reserva de energía en la misma. Adicionalmente, el control de combustión es el encargado de proporcionar un proceso de combustión eficaz y seguro.
2. Control de Temperatura Vapor Sobrecalentado y Recalentado. La función de este lazo de control es mantener la temperatura del vapor Sobrecalentado y Recalentado constante para cualquier nivel de Carga de Planta.
3. Control de Nivel Calderín. El objetivo de este lazo de control es gestionar el balance de masas en el calderín, igualando el caudal de agua de alimentación entrante al caudal de vapor saliente, manteniendo además el nivel en el calderín en el valor de consigna.
4. Control de Presión Hogar. La función de este lazo de control es mantener la presión en el hogar constante y ligeramente por debajo de la presión atmosférica, para evitar fugas de gases de combustión hacia el exterior.
5. Control de Temperatura Extremo Frío . El objetivo de este lazo de control es evitar corrosiones en Caldera, manteniendo la temperatura de salida de gases de Caldera por encima de la temperatura de rocío de dichos ácidos corrosivos.
Existen muchos diseños posibles para el control de la combustión, en gran parte debido a la gran variedad de combustibles que se pueden utilizar en las calderas. Los diseños explicados de aquí en adelante estarán basados en el supuesto de que los combustibles sean del tipo gaseoso o líquido cuyo suministro a la caldera se hace mediante válvulas de control.
ResponderEliminarControl por posicionamiento
Este tipo de control se basa en el posicionamiento de las válvulas de control y de la compuerta del ventilador de acuerdo con la demanda del regulador master. En este tipo de control no existen medidas ni de combustible ni de aire, sino que basándose en las mediciones realizadas durante la puesta en servicio del equipo se hacen los ajustes necesarios para fijar la posición de los equipos de acuerdo con la demanda.
La forma más sencilla de este tipo de control es usando un elemento de control (Single Point Positioning)
Control realimentado
Con este diseño la relación lineal necesaria entre el caudal de aire y combustible se hace en la medida del aire. Además se puede poner a disposición del operador una estación manual que le permita modificar la relación aire-combustible.
En la primera de ellas la demanda de carga se envía como consigna del regulador del caudal de aire y la salida de éste como consigna del de combustible. En la segunda se hace lo contrario, la señal de demanda se envía como consigna del regulador de combustible y la salida de éste como consigna del de aire.
Control del caudal de combustible
La demanda de combustible, procedente del selector de mínima, se acondicionará dependiendo de la configuración del sistema de combustibles. Dentro de las múltiples configuraciones que éste puede presentar destacaremos las siguientes posibilidades:
a) Un combustible.
b) Dos combustibles con uno de ellos en carga fija sin control
c) Dos combustibles indistintamente
d) Dos combustibles con selección de la relación entre ellos
e) Dos combustibles con uno de ellos prioritario según disponibilidad
f) Consideraciones de acuerdo con el número y tipo de quemadores en servicio
Control del caudal de aire
Para el control del caudal de aire a la caldera se utiliza la estructura típica de un lazo de control PI simple
La medida del caudal de aire se caracteriza mediante el f(x) para las necesidades de los combustibles existentes, de forma que exista una relación lineal 1 a 1 entre combustible y aire, incluyendo la combustión mixta si existe.
La señal de consigna del regulador será la procedente del selector de máxima entre la demanda y el caudal de combustible, tras filtrarse por un límite de mínima del 25% que asegure una velocidad mínima del aire a través de la caldera. La variable de proceso será el caudal de aire tras hacerlo lineal con respecto al caudal de combustible. El ajuste del regulador se hará siguiendo las pautas para cualquier lazo de caudal. Se debe recordar que las respuestas del control de combustible y del de aire deben ser lo más simultáneas posibles para evitar al máximo las interacciones, por lo que finalmente el ajuste de alguno de estos lazos puede ser inferior al óptimo.
Enclavamientos
ResponderEliminarEl control de combustión de una caldera está estrechamente ligado al sistema de seguridades de la misma. Por este motivo, existen diversos enclavamientos procedentes de éste que actúan sobre la configuración del control de combustión, como son los siguientes:
- Los reguladores de control de caudal de combustible se forzarán a su posición de encendido cuando no exista ningún quemador en servicio, de forma que la válvula de control se encuentre en dicha posición cuando se va a realizar su encendido.
- El regulador de control de aire se fuerza a una posición determinada durante la purga de la caldera, además de llevarse al 100% en el caso de pérdida de ventiladores para efectuar la secuencia de tiro natural.
- En el caso de existir dos ventiladores, la salida individualizada se forzará a 0 % cuando su correspondiente ventilador se encuentre fuera de servicio, a menos que se produzca la pérdida total de ventiladores, en cuyo caso debe realizarse el tiro natural, para lo cual se llevará como se ha dicho al 100%.
- Como se comentó anteriormente, el número de quemadores en servicio actuará sobre la estación manual que fija la relación entre los combustibles de forma que exista congruencia entre los quemadores en servicio y la relación pedida.
- Igualmente, el número de quemadores en servicio fijará los límites en la demanda a sus respectivos reguladores en función de la carga máxima soportada por cada quemador.
Por otra parte, como ya se comentó en el caso de que se usen equipos de capacidad parcial la pérdida de éstos debe limitar la demanda de carga.
A fin de evitar relaciones de aire combustible no deseadas, los reguladores de combustible han de permanecer en manual mientras el regulador de aire esté en manual.
Para evitar la saturación en el control de O2, este lazo estará en manual mientras lo esté el de caudal aire o bien se mantendrá en modo seguimiento.
Lazos de control de temperatura de vapor
ResponderEliminarEstos pueden ser de:
a) Un elemento:
Medición de temperatura final de vapor.
Se utilizan generalmente en calderas pequeñas sin atemperador intermedio. Mantiene la temperatura final de vapor en el valor deseado.
No compensa por variaciones bruscas en la demanda. Se ve afectado por variaciones en el caudal de aire, presiones en el colector de agua a atemperar.
b) Dos elementos:
Medición de temperaturas de vapor después de atemperar y final.
Se utilizan generalmente en calderas pequeñas y grandes con atemperador intermedio. Mantiene la temperatura final de vapor en el valor deseado. Compensa por variaciones bruscas en la demanda. Se ve afectado por variaciones en el caudal de aire, presiones en el colector de agua a atemperar.
c) Tres elementos:
Medición de caudal de aire, temperaturas de vapor después de atemperar y final.
Se utilizan generalmente en calderas pequeñas y grandes con atemperador intermedio. Mantiene la temperatura final de vapor en el valor deseado. Compensa por variaciones bruscas en la demanda. No se ve afectado por variaciones en el caudal de aire, pero sí en las presiones en el colector de agua a atemperar. Ver Fig. VIII. D.
saludos estimados estudiantes van en progreso en sus actividades sigan la investigacion,centrense en sensores ahora.
ResponderEliminarvamos bien continúen la investigación centrence de porque es necesario regular temperatura y nivel en la caldera y que sentido tiene invertir tanto dinero en esquemas de protección saludos.
ResponderEliminarAnevares.