ES2326672T3 - Procedimiento para el funcionamiento de un motor termico, con preferencia de una instalacion de turbina de gas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de turbina de gas para la generación de energía eléctrica, en el que a través de la combustión de combustible en forma de gas dentro de una cámara de combustión, bajo la configuración de gases calientes, se acciona una unidad de rotación, con preferencia al menos una fase de turbina de gas, en el que se ajusta un estado de carga (L) a través de la regulación de la cantidad del combustible de gas alimentado a la combustión, en el que el motor térmico es accionado en un estado de carga (L), si el combustible de gas es alimentado a través de un conducto de gas bajo una presión del gas p Gas de la combustión, para la que se aplica: p Gas > p límite de actuación (L) en el que plímite de actuación (L) representa un valor de la presión, que depende de una presión interior del sistema prequerimiento del sistema (L) que se ajusta a partir del estado de carga (L) del motor térmico en la zona de la cámara de combustión, para el que se aplica: p límite de actuación (L) > p requerimiento del sistema (L), caracterizado porque partiendo de un estado de carga inicial L0, en el caso de una pérdida de presión en el conducto de gas, a través de la que se reduce la presión del gas pGas al valor de la presión plímite de actuación, se realiza una descarga normalizada a través de la reducción de la cantidad de combustible de gas alimentada a la combustión, y porque en función de una relación de la presión, que se configura durante la reducción de la carga, entre pGas y plímite de actuación (L) teniendo en cuenta un criterio de decisión, o bien i) se termina la descarga normalizada y se transfiere el motor térmico a su estado de carga inicial, o ii) se lleva a cabo una descarga de emergencia completa, en la que se realiza la reducción del combustible más rápidamente que en la descarga normalizada, o iii) se realiza una conmutación de la alimentación de la tensión a otro tipo de combustible.
Description
Procedimiento para el funcionamiento de un motor
térmico, con preferencia de una instalación de turbina de gas.
La invención se refiere a un procedimiento para
el funcionamiento de un motor térmico, con preferencia de una
instalación de turbina de gas, en la que a través de la combustión
de una cámara de combustión se producen gases calientes, cuya
energía cinética de circulación es convertida, al menos en parte,
durante la circulación a través de una máquina de rotación en
energía de rotación y en último término a través de una disposición
de generador conectada con la máquina de rotación en energía
eléctrica para la alimentación a una red de corriente.
Tanto por razones de seguridad, pero de la misma
manera también por consideraciones económicas es válido accionar de
una manera fiable un motor térmico especialmente concebido para la
generación de energía eléctrica, de manera que se puede garantizar
una llamada rápida y siempre presente de energía eléctrica a través
del operador de la red del motor térmico. Como ya se ha mencionado
anteriormente, las instalaciones de turbinas de gas están en el
centro de otras consideraciones, puesto que tales motores térmicos
están ya muy extendidos en el sector de la generación de corriente.
Las instalaciones de turbinas de gas son alimentadas en la mayoría
de los casos con combustible de gas, que se acondiciona a través de
conductos de gas adecuados para la combustión de la instalación de
turbina de gas.
En una instalación de turbina de gas alimentada
con combustible de gas se presta una atención especial a la
relación de la presión entre la presión del sistema que se ajusta
dentro de la cámara de combustión en función del estado de carga de
la instalación de turbina de gas en el transcurso de la compresión
del aire de alimentación de la combustión así como la presión del
conducto de gas, con la que se alimenta el combustible de gas al
proceso de la combustión. En condiciones normales de funcionamiento,
la presión del conducto de gas es siempre mayor que la presión de
la cámara de combustión en función de la carga. En casos, en los que
la presión del conducto de gas del combustible alimentado cace a la
zona de la presión de la cámara de combustión en función de la
carga, es válido especialmente tener en cuenta que hay que evitar
una bajada de la presión del conducto de gas por debajo de la
presión de la cámara de combustión. Si la presión del conducto de
gas cayese por debajo de la presión de la cámara de combustión,
entonces a través del retorno de la llama al conducto de
alimentación de gas se pondría en peligro la seguridad funcional de
toda la alimentación de combustible. Al menos gases calientes
podrían penetrar en el sistema de alimentación de combustible, con
lo que se suprimiría totalmente la alimentación de combustible y se
perdería la llama de la combustión. En este caso, la instalación de
turbinas de gas falla durante un periodo de tiempo considerable para
la generación de corriente, puesto que una nueva aceleración de la
instalación hasta la consecución de una carga nominal requerida
requiere medidas exhaustivas y costosas de tiempo.
Por lo tanto, por los motivos mencionados, hay
que procurar evitar las consecuencias de la caída de la presión del
conducto de gas por debajo de la presión de funcionamiento de la
cámara de combustión.
Para proteger las instalaciones de turbina de
gas frente a las consecuencias de una caída imprevista de la
presión en el conducto de alimentación de gas, se han fijado límites
muy estrictos de funcionamiento, que si son excedidos, o bien en el
caso de una caída de la presión en un conducto de alimentación de
gas, o bien si no se alcanza un valor mínimo de la presión del gas,
se inicia de forma automática una medida de protección, a saber,
una descarga inmediata de la turbina de gas a través de la reducción
de la alimentación de combustible, de tal manera que la instalación
de turbina de gas se detiene o bien se desconecta totalmente. En
efecto, esta medida sirve para la protección contra daños
irreversibles en componentes individuales de la turbina de gas,
especialmente todos aquellos que están implicados en el proceso de
combustión, pero ello implica una descarga completa de la
instalación de turbina de gas siempre con una reducción considerable
de la disponibilidad económica, como se ha indicado al
principio.
Se conoce al partir del documento DE 4211681 un
procedimiento para el funcionamiento de una instalación de turbina
de gas según el estado de la técnica.
Por lo tanto, existe el cometido de indicar un
procedimiento para el funcionamiento de un motor térmico,
especialmente para el funcionamiento de una instalación de turbina
de gas, a través de la cual se puede generar, en último término,
energía eléctrica para la alimentación a una red de corriente, de
tal manera que debe mejorarse la disponibilidad del motor térmico,
es decir, que especialmente en casos en los que la presión del
conducto de gas cae en el sistema de alimentación de combustible,
es válido buscar mecanismos de regulación alternativos, que no
conducen necesariamente a una desconexión de emergencia de todo el
motor térmico. No obstante, además, se aplica cumplir sin
limitaciones las altas normas de seguridad, que se plantean a un
motor térmico que se encuentra en funcionamiento.
La idea general de la invención se refiere, en
principio, a todos los motores térmicos, en los que a través de la
combustión de combustible de gas dentro de una cámara de combustión
se producen gases calientes, a través de los cuales se acciona una
unidad de rotación, cuya energía de rotación es convertida en otra
forma de energía, con preferencia en energía eléctrica. En este
caso, la energía de rotación inherente a la unidad de rotación
representa el llamado estado de carga del motor térmico, que se
puede ajustar a través de la regulación de la cantidad del
combustible de gas alimentado a la combustión y que se puede
considerar como variable equivalente para la energía eléctrica
alimentada a una red de alimentación de corriente. De acuerdo con la
necesidad de energía que predomina en la red de corriente, hay que
adaptar de una manera correspondiente el estado de carga a través
de la regulación de la alimentación de combustible.
Sin limitar las ideas básicas de la invención
con respecto al tipo de funcionamiento de motores térmicos del tipo
indicado al principio, las explicaciones siguientes se refieren a
una instalación de turbina de gas diseñada para la generación de
energía eléctrica, que se puede considerar como representativa del
motor térmico en cuestión.
El procedimiento de acuerdo con la invención
según el preámbulo de la reivindicación 1 de patente prevé, en
principio, una regulación activa del estado de carga de una
instalación de turbina de gas, que no sólo se determina, como en la
instalación de turbina que está en funcionamiento hasta ahora
exclusivamente a través de la necesidad de energía eléctrica
existente en la red de corriente, sino adicionalmente a través de
la presión del gas que predomina actualmente en el sistema de
alimentación de gas. En particular, la regulación activa del estado
de carga de la instalación de turbina de gas se basa en la relación
de la presión actual del gas y en conducto de alimentación de gas y
al menos un nivel de la presión equivalente a la presión actual de
la cámara de combustión en función del estado de carga.
En particular, el procedimiento de acuerdo con
la invención se puede describir de la siguiente manera:
De manera conocida en sí, la instalación de
turbina de gas es accionada en un estado de carga, que se determina
en último término a través de la necesidad del lado del usuario de
energía eléctrica, si el combustible de gas es suministrado a
través de un conducto de gas bajo una presión del gas p_{Gas} para
la alimentación a la cámara de combustión, que está siempre por
encima de la presión interior de la cámara de gas p_{requerimiento
\ del \ sistema} en función del estado de carga respectivo.
Partiendo de la presión interior de la cámara
de combustión p_{requerimiento \ del \ sistema} en que se
configura dentro de la cámara de combustión se define una presión de
referencia p_{\text{límite} \ de \ actuación} elevada frente a
la presión interior de la cámara de combustión, que depende, lo
mismo que la presión interior de la cámara de combustión
p_{requerimiento \ del \ sistema}, del estado de carga y que está
con preferencia, debido a una diferencia de presión predeterminable
constante, por encima de la presión interior de la cámara de
combustión p_{requerimiento \ del \ sistema} condicionada por el
sistema.
Para cumplir las altas normas de seguridad y
para hacerlas más estrictas, además, para el procedimiento de
acuerdo con la invención, se requiere adicionalmente como criterio
de limitación para el funcionamiento normal de una instalación de
turbina de gas que se encuentra en un estado de carga determinado a
través de las demandas en el lado de la red de corriente lo
siguiente: p_{Gas} > p_{\text{límite} \ de \ actuación}, es
decir, que la alimentación de combustible requerida para el proceso
de la combustión se determina en función de la necesidad de energía
en el lado de la red, a través de la cual se establece en último
término el estado de carga de la instalación de turbina de gas, si
la presión del gas p_{Gas} está siempre por encima de un nivel de
la presión de referencia en función de la carga p_{\text{límite} \
de \ actuación}, que está de nuevo por encima de la presión de la
cámara de combustión p_{requerimiento \ del \ sistema}.
Si se encuentra la instalación de turbina de gas
en un estadote carga inicial, en el que la presión del conducto de
gas p_{Gas} se reduce también siempre por cualquier motivo y
alcanza el valor de la presión p_{\text{límite} \ de \
actuación} predeterminado en el estado de carga inicial, entonces
se lleva a cabo, por decirlo así, una descarga normalizada, en la
que la cantidad de combustible de gas alimentada al proceso de la
combustión se reduce bajo la previsión de una tasa de
estrangulamiento del combustible que depende del tipo respectivo de
la instalación de turbina de gas.
A través de esta medida se reduce de forma
automática la carga, que predomina en el estado de carga inicial,
con lo que disminuye automáticamente la presión de la cámara de
combustión condicionada por el sistema.
Puesto que el nivel de la presión de referencia
p_{\text{límite} \ de \ actuación} en función del estado de
carga está siempre por encima de la presión de la cámara de
combustión p_{requerimiento \ del \ sistema} condicionada por el
sistema, igualmente en función del estado de carga, la diferencia de
la presión prevista entre los dos niveles de la presión posibilita
una especie de zona de amortiguación, a través de la cual se puede
observar el comportamiento siguiente de la presión del gas p_{Gas}
que predomina en el conducto de alimentación de gas, especialmente
con relación a la presión de referencia p_{\text{límite} \ de \
actuación} en función del estado de carga, antes de que se inicie
otra medida, como por ejemplo una desconexión de emergencia.
Así por ejemplo, el procedimiento de acuerdo con
la invención en función de una relación de la presión, que se
configura durante una reducción de la carga, entre la presión del
gas p_{Gas} y la presión de referencia p_{\text{límite} \ de \
actuación}, tomando como base un criterio de distinción, o bien
prevé terminar la descarga normalizada y retornar la instalación de
turbina de gas de nuevo al estado de carga inicial, realizar una
descarga de emergencia completa, en la que la reducción del
combustible se realiza más rápidamente que en el caso de la
descarga normalizada, o provocar una conmutación de la alimentación
de combustible a otro tipo de combustible, si la instalación de
turbina de gas dispone de una alimentación doble de combustible.
Si una descarga normalizada, que ha llegado a
ser necesaria debido a la caída de la presión del gas p_{Gas} al
nivel de la presión p_{\text{límite} \ de \ actuación}, conduce a
una estabilización de la presión del gas p_{Gas}, permaneciendo
la presión del gas p_{Gas}, debido a la reducción de la carga,
siempre mayor que la presión de referencia p_{\text{límite} \ de
\ actuación}, entonces tomando como base una carga selectiva, se
puede transferir la instalación de turbina de gas de nuevo a su
estado de carga inicial.
Con la ayuda del procedimiento de acuerdo con la
invención es posible, por lo tanto, accionar con seguridad
instalaciones de turbina de p_{Gas} también a presión del gas
p_{Gas} reducida, sin iniciar en este caso una desconexión de
emergencia, con lo que se puede mejorar considerablemente la
disponibilidad y en último término la rentabilidad de las
instalaciones de turbina de gas.
Solamente en casos en los que la presión del gas
p_{Gas} continúa cayendo, a pesar de la descarga normalizada, son
imprescindibles desconexiones de emergencia para garantizar la
seguridad funcional para evitar daños irreversibles. En casos en
los que las instalaciones de turbina de gas disponen de una
alimentación doble de combustible, es decir, que pueden ser
accionadas tanto con combustible de gas como también con combustible
líquido, se puede realizar alternativamente a la desconexión de
emergencia una conmutación de la alimentación de combustible de la
alimentación de gas a la alimentación de combustible líquido.
El procedimiento de acuerdo con la invención se
describe con la ayuda de un ejemplo de realización representado en
la figura única. La figura muestra un diagrama p/L, en el que a lo
largo de la ordenada se representa la presión p y a lo largo de la
abscisa se representa el estado de carga L.
En principio, es válido mantener la presión del
gas p_{Gas} siempre mayor que la presión de la cámara de
combustión p_{requerimiento \ del \ sistema} condicionada por el
sistema, que se configura en función del estado de carga L, si se
quiere impedir que se produzcan las consecuencias explicadas al
principio, que conducen inevitablemente a un daño irreversible de
todos los componentes implicados en el proceso de combustión.
Durante el encendido de una instalación de
turbina de gas hay que procurar que la presión del gas para la
alimentación de combustible presente una presión mínima del gas
p_{min}, que está claramente por encima de la presión interna de
la cámara de combustión p_{requerimiento \ del \ sistema}
condicionada por el sistema en la zona del estado de carga
inferior. Si no se puede satisfacer este requerimiento, entonces no
se libera por razones de seguridad la chispa de encendido para el
encendido de una mezcla de combustible que se configura dentro del
quemador.
Partiendo de la presión mínima del gas p_{min}
en la zona de carga inferior, se conecta en la zona de cargas más
elevadas L una línea de referencia de la presión, p_{\text{límite}
\ de \ actuación}, que se eleva proporcionalmente a la presión de
la cámara de combustión p_{requerimiento \ del \ sistema} y que se
selecciona de una manera independiente del estado de carga
respectivo en cada caso mayor que p_{requerimiento \ del \
sistema}.
Además, las otras tres líneas de la presión
están representadas en el diagrama representado en la figura,
siendo en particular: p_{\text{límite} \ de \ protección},
p_{margen \ de \ seguridad} y p_{histéresis \ de \ carga}. Las
tres líneas de presión adicionales se extienden todas en gran medida
paralelas a la línea de la presión de referencia p_{\text{límite}
\ de \ actuación}, de manera que la línea de presión de referencia
p_{\text{límite} \ de \ actuación} se obtiene en la zona media y
alta de la carga a partir de la presión interior de la cámara de
combustión p_{requerimiento \ del \ sistema} condicionada por el
sistema, en función de la carga:
P_{\text{límite} \ de \
actuación} = p_{requerimiento \ del \ sistema} \cdot a, con 1,2
\leq a \leq 1,5, con preferencia a =
1,35.
Con relación a las líneas de presión, previstas
adicionalmente en la representación del diagrama para
p_{\text{límite} \ de \ protección}, p_{margen \ de \
seguridad} así como p_{histéresis \ de \ carga}, se aplican con
preferencia las siguientes condiciones:
- \quad
- p_{margen \ de \ seguridad} = p_{requerimiento \ del \ sistema} \cdot a + 1 bar
- \quad
- p_{histéresis \ de \ carga} = p_{requerimiento \ del \ sistema} \cdot a + 1,3 bares así como
- \quad
- p_{\text{límite} \ de \ protección} = p_{requerimiento \ del \ sistema} \cdot a - 0,3 bares.
De acuerdo con el tipo de turbina de gas, se
pueden seleccionar de forma diferente factores seleccionados en las
relaciones anteriores.
El funcionamiento normal de una instalación de
turbina de gas se realiza bajo presión del gas p_{Gas}
suficientemente alta, que es en cualquier estado de carga L siempre
más alta que la presión de referencia p_{\text{límite} \ de \
actuación} en función del estado de carga. Por lo tanto, en el
estado normal de funcionamiento se aplica siempre:
- \quad
- p_{Gas} > p_{\text{límite} \ de \ actuación}
No obstante, si la presión del gas p_{Gas} se
redujese en un estado de carga inicial L_{0} seleccionado
opcionalmente y alcanzase el valor de la presión p_{\text{límite} \
de \ actuación} en el estado de carga inicial L_{0}, entonces
se descarga la instalación de turbina de gas de forma automática
tomando como base un estrangulamiento normalizado del combustible
con una tasa de estrangulamiento r_{1} en función de la
instalación de turbina de gas respectiva.
En el caso de la descarga normalizada, se pueden
distinguir, en principio, los siguientes casos:
\newpage
Caso 1 (ver flecha 1 en el
diagrama)
A través de la descarga normalizada, la presión
del gas p_{Gas} permanece en gran medida constante, de manera que
en el transcurso de la reducción de la carga cuando se alcanza un
estado de carga L1 más reducido, se ajusta una sobreelevación
relativa de la presión del gas p_{Gas} frente al valor de la
presión p_{\text{límite} \ de \ actuación} en el estado de carga
L1 con: p_{Gas} = p_{margen \ de \ seguridad} (L1).
La línea de presión p_{margen \ de \
seguridad} sirve como un nivel de presión de seguridad que está
siempre por encima de la línea de presión de referencia
p_{\text{límite} \ de \ actuación}. Si la presión del gas pGas
se iguala, a través de la reducción de la alimentación de
combustible en un estado de carga reducido L1, con el nivel de la
presión de seguridad p_{margen \ de \ seguridad}, entonces se
termina la descarga normalizada. Si la presión del gas p_{Gas}
permanece constante también después de la descarga normalizada y se
mantiene el nivel de la presión p_{margen \ de \ seguridad} en el
estado de carga L_{1}, entonces en el marco de una formación
normalizada de la carga, se puede transferir la instalación de la
turbina de gas de nuevo al estado de carga inicial L_{0}.
En cambio, si la presión del gas p_{Gas} se
reduce de nuevo inmediatamente después de alcanzar el valor de la
presión p_{margen \ de \ seguridad} en el estado de carga L_{1}
después de la terminación de la descarga normalizada y se aproxima
en el estado de carga L_{1} al nivel de la presión de referencia
p_{\text{límite} \ de \ actuación}, entonces se lleva a cabo una
descarga normalizada repetida a un estado de carga L_{2} más
reducido (no representado en el diagrama). Si la presión del gas
p_{Gas} se iguala en el estado de carga reducido L_{2} se
iguala con la presión de seguridad p_{margen \ de \ seguridad} que
predomina en este nivel de carga, entonces se termina de nuevo la
descarga normalizada. Si se estabiliza la presión del gas p_{Gas},
entonces se comienza con una formación de la carga desde el estado
de carga L_{2} al estado de carga inicial L_{0}.
No obstante, si las medidas de descarga
normalizada descritas anteriormente no conducen al resultado
deseado con respecto a una estabilización de la presión del gas con
la transferencia siguiente de la instalación de turbina de gas de
retorno al estado de carga inicial L0, entonces la presión del gas
llega a través de la repetición progresiva del procedimiento
anterior al nivel de la presión mínima p_{min}, a partir de la
cual no es posible ya una descarga adicional por razones de
prevención de daños. En este caso, solamente quedan dos
alternativas A y B, a saber, o bien una desconexión de emergencia de
la instalación de turbia de gas, para prevenir una reducción
adicional de la presión del gas por debajo de la presión interior de
la cámara de combustión p_{requerimiento \ del \ sistema}
condicionada por el sistema (caso B), o una conmutación a un tipo
de combustible alternativo (caso A), por ejemplo una combustión de
la cámara de combustión con combustible líquido, en lugar de
combustible de gas. No obstante, el caso A solamente es posible,
como ya se ha mencionado, en sistemas de quemador doble.
El escenario descrito anteriormente describe el
caso de una pérdida de presión que se realiza lentamente en el
conducto de alimentación de combustible, en el que la mayoría de las
veces un estrangulamiento del combustible en el transcurso de una
descarga normalizada conduce a una presión del gas p_{Gas} que se
mantiene igual, que se estabiliza de nuevo cuando se alcanza el
nivel de la presión de seguridad p_{margen \ de \ seguridad} en
un estado de carga reducida L1 y se abre la posibilidad de una
transferencia de la instalación de turbina de gas en el estado de
carga inicial.
Caso 2 (ver la flecha 2 en el
diagrama)
En cambio, si se produce una caída clara y
rápida de la presión en la presión del gas p_{Gas}, entonces se
alcanza de manera relativamente rápida la presión de referencia
p_{\text{límite} \ de \ actuación} en el estado de carga
inicial L_{0}. De la misma manera, se realiza automáticamente la
descarga normalizada descrita anteriormente a través del
estrangulamiento de la alimentación de combustible. En efecto, la
presión del gas p_{Gas} no permanece constante en tal caso, a
pesar de la descarga normalizada, sino que cae dinámicamente más,
pero esto se realiza más lentamente que el valor de la presión de
referencia p_{\text{límite} \ de \ actuación} que cae a través
de la descarga normalizada. También en este caso se aplica durante
toda la descarga normalizada siempre p_{Gas} >
p_{\text{límite} \ de \ actuación} (L). Cuando se alcanza la
presión del gas de seguridad p_{margen \ de \ seguridad} en un
estado de carga L_{3} muy descargado, se termina, lo mismo que en
el caso descrito anteriormente, el estrangulamiento del combustible
en el transcurso de la descarga normalizada. En el caso de una
estabilización de la presión del gas en el estado de carga L_{3},
se puede transferir el estado de carga L_{3} en el marco de una
formación de la carga normalizada de nuevo al estado de carga
inicial L_{0}. No se describe en detalle a continuación la
formación de la carga normalizada.
Caso 3 (ver flecha 3 en el
diagrama)
Si en el caso de una caída fuerte de la presión
del gas p_{Gas} al nivel de la presión de referencia
p_{\text{límite} \ de \ actuación} en el estado de carga inicial
L_{0}, la descarga normalizada iniciada de forma automática no
condujese a una estabilización deseada del nivel de la presión
dentro del conducto de gas y la presión del gas p_{Gas}, a pesar
de la descarga normalizada, cayese por debajo del nivel de la
presión de referencia p_{\text{límite} \ de \ actuación},
entonces es inevitable una desconexión de emergencia de la
instalación de turbina de gas, en el caso de una reducción de la
presión del gas p_{Gas} a un nivel de la presión de protección
p_{\text{límite} \ de \ protección} que está por encima de la
presión de la cámara de combustión p_{requerimiento \ del \
sistema}.
En tal caso, es inevitable una desconexión de
emergencia por razones de prevención de daños irreversibles en el
sistema. Alternativamente a la desconexión de emergencia, en el caso
de una alimentación doble de combustible de la instalación de
turbina de gas, se puede conmutar desde la alimentación del proceso
de combustión con combustible de gas a funcionamiento con
combustible líquido.
En el caso de una descarga de emergencia, se
realiza la alimentación de combustible con una tasa de
estrangulamiento r_{2} mucho mayor que en el caso de una descarga
normalizada. De manera típica, la tasa de estrangulamiento r_{2}
en el caso de una descarga de emergencia, se emplea una tasa de
estrangulamiento r_{1} al menos 6 veces, con preferencia al menos
10 veces mayor que durante la descarga normalizada.
En los casos descritos anteriormente, en los que
a través de la descarga normalizada selectiva se puede estabilizar
la presión del gas p_{Gas} al nivel de la presión de seguridad
p_{margen \ de \ seguridad} en función del nivel de carga
reducido, es decir, que se mantiene la presión del gas p_{Gas}
inalterada estable, durante un periodo de tiempo predeterminado de
al menos 1 minuto, con alimentación constante de combustible, es
válido retornar la instalación de turbina de gas de nuevo al estado
de carga inicial original L_{0}. Esto se realiza, como ya se ha
mencionado, en el marco de una formación de carga normalizada que,
como se puede deducir a partir de la representación del diagrama
(ver la línea de puntos 4), se realiza de forma escalonada. En
primer lugar, se indica que el estado de carga inicial L_{0}, en
el que ha aparecido la caída de la presión en el conducto de
alimentación de combustible, es memorizado en el sistema, de modo
que se puede restablecer de nuevo de manera selectiva el estado de
carga inicial después de la descarga normalizada correspondiente.
Con referencia a la representación del diagrama, se supone que el
estado de carga reducido adoptado en el transcurso de la descarga
normalizada es L5, en el que la presión del gas p_{Gas} ha
adoptado la presión de seguridad p_{margen \ de \ seguridad} y
manteniendo el estado de carga L_{5} se ha elevado al nivel de la
presión p_{histéresis \ del \ carga}, para el que se aplica:
p_{histéresis \ de \ carga} > p_{margen \ de \ seguridad}, en
el que el nivel de la presión p_{histéresis \ de \ carga} es
siempre mayor que el nivel de la presión de seguridad p_{margen \
de \ seguridad}.
Cuando se alcanza el nivel de la presión
p_{histéresis \ de \ carga}, se realiza una formación de la carga
normalizada a través de una elevación de la alimentación de
combustible con una tasa de alimentación de combustible en función
de la instalación de turbina de gas, que se selecciona con
preferencia constante en el tiempo. Durante la formación de la
carga normalizada, la presión del gas p_{Gas} se mantiene de
manera típica constante, de manera que cuando se alcanza el nivel
de la presión de seguridad p_{margen \ de \ seguridad} en el
estado de carga normalizada, se interrumpe la formación de la carga
normalizada. De nuevo se lleva a cabo una subida de la presión del
gas p_{Gas} en el estado elevado de la carga L_{4} hasta que se
ha alcanzado el nivel de la presión p_{histéresis \ de \ carga}
en el estado de carga L_{4}. Se eleva de nuevo la alimentación de
combustible, de manera que en el estado elevado de la carga L3 se
alcanza el nivel de la presión de seguridad p_{margen \ de \
seguridad}. La formación de la carga normalizada realizada de forma
progresiva se repite hasta que se ha alcanzado el estado de carga
inicial L_{0}.
Con la ayuda del procedimiento de acuerdo con la
invención es posible mejorar la disponibilidad de instalaciones de
turbina de gas y reducir claramente la incidencia con respecto a
oscilaciones de la presión dentro de los conductos de alimentación
de combustible. Las desconexiones de emergencia solamente son
necesarias con el procedimiento descrito en casos raros, si el
motor térmico es alimentado exclusivamente con combustible de gas y
la caída de la presión en el conducto de gas no se puede estabilizar
a pesar de la descarga normalizada.
Especialmente en países y regiones, en las que
el suministro de combustible de gas está sometido a oscilaciones,
el procedimiento ofrece un modo de funcionamiento fiable de motores
térmicos alimentados con gas, especialmente de instalaciones de
turbina de gas.
Claims (8)
1. Procedimiento para el funcionamiento de una
instalación de turbina de gas para la generación de energía
eléctrica, en el que a través de la combustión de combustible en
forma de gas dentro de una cámara de combustión, bajo la
configuración de gases calientes, se acciona una unidad de rotación,
con preferencia al menos una fase de turbina de gas, en el que se
ajusta un estado de carga (L) a través de la regulación de la
cantidad del combustible de gas alimentado a la combustión, en el
que el motor térmico es accionado en un estado de carga (L), si el
combustible de gas es alimentado a través de un conducto de gas bajo
una presión del gas p_{Gas} de la combustión, para la que se
aplica:
- \quad
- p_{Gas} > p_{\text{límite} \ de \ actuación} (L)
en el que p_{\text{límite} \ de \ actuación}
(L) representa un valor de la presión, que depende de una presión
interior del sistema p_{requerimiento \ del \ sistema} (L) que se
ajusta a partir del estado de carga (L) del motor térmico en la
zona de la cámara de combustión, para el que se aplica:
- \quad
- p_{\text{límite} \ de \ actuación} (L) > p_{requerimiento \ del \ sistema} (L),
caracterizado porque partiendo de un
estado de carga inicial L_{0}, en el caso de una pérdida de
presión en el conducto de gas, a través de la que se reduce la
presión del gas p_{Gas} al valor de la presión p_{\text{límite} \
de \ actuación}, se realiza una descarga normalizada a través de
la reducción de la cantidad de combustible de gas alimentada a la
combustión, y porque en función de una relación de la presión, que
se configura durante la reducción de la carga, entre pGas y
p_{\text{límite} \ de \ actuación} (L) teniendo en cuenta un
criterio de decisión, o bien
- i)
- se termina la descarga normalizada y se transfiere el motor térmico a su estado de carga inicial, o
- ii)
- se lleva a cabo una descarga de emergencia completa, en la que se realiza la reducción del combustible más rápidamente que en la descarga normalizada, o
- iii)
- se realiza una conmutación de la alimentación de la tensión a otro tipo de combustible.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque para el caso p_{Gas}
= p_{\text{límite} \ de \ actuación} (L0), la descarga
normalizada conduce a una presión del gas p_{Gas} que, con un
estado de carga L1 reducido, adopta un valor de la presión
p_{margen \ de \ seguridad} (L1), para el que se aplica
- \quad
- P_{margen \ de \ seguridad} (L_{1}) > p_{\text{límite} \ de \ actuación} (L_{1})
se termina la descarga normalizada y se
transfiere el motor térmico a través de la elevación de la
alimentación de combustible al estado de carga inicial L_{0}.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque para el caso p_{Gas}
= p_{\text{límite} \ de \ actuación} (L_{0}), la descarga
normalizada conduce a una bajada de la presión del gas p_{Gas} a
un valor de la presión p_{\text{límite} \ protección} (L_{2})
en un estado de carga reducida L_{2}, con p_{requerimiento \ del
\ sistema} (L_{2}) < p_{\text{límite} \ de \ protección}
(L_{2}) < p_{\text{límite} \ de \ actuación} (L_{2}) se
lleva a cabo la descarga de emergencia completa o la conmutación de
la alimentación de combustible a otro tipo de combustible.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la descarga
normalizada se realiza a través del estrangulamiento de la
alimentación de combustible con una tasa de estrangulamiento
r_{1}, y porque la descarga de emergencia se realiza con una tasa
de estrangulamiento r_{2} con r_{2} \geq 6 \cdot
r_{1}.
5. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque en casos de una caída
repetida de la presión del gas p_{Gas} después de alcanzar
p_{margen \ de \ seguridad} (L) a un valor de la presión
p_{\text{límite} \ de \ actuación} (L), se repite la medida
descrita en la reivindicación 2, y porque en el caso de una
realización repetida de la medida anterior, la presión del gas
p_{Gas} no alcanza un valor mínimo de la presión p_{min}, o
bien se realiza una descarga de emergencia completa o se lleva a
cabo una conmutación de la alimentación de combustible a otro tipo
de combustible.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la transferencia
del motor térmico al estado de carga de partida L_{0} se realiza
después de que se ha estabilizado el estado de carga que se ajusta
con p_{Gas} = p_{margen \ de \ seguridad} (L).
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la transferencia
del motor térmico al estado de carga inicial L_{0} se realiza
según una formación de carga normalizada, si se aplica:
- \quad
- p_{Gas} \geq p_{histéresis \ de \ carga}
- \quad
- p_{histéresis \ de \ carga} > p_{\text{límite} \ de \ actuación},
y porque la formación de carga normalizada se
realiza con una tasa de alimentación de combustible que depende del
motor térmico respectivo, con preferencia con una tasa constante en
el tiempo.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 2, 4 a 7, caracterizado porque la
transferencia del motor térmico al estado de carga inicial L_{0}
a través de la elevación gradual del estado de carga (L) se realiza
de tal manera que en el caso de p_{Gas} \geq p_{histéresis \ de
\ carga} (L4), con p_{histéresis \ de \ carga} (L4) >
p_{\text{límite} \ de \ actuación} (L4), en un estado de carga
L_{4} se realiza una carga del motor térmico, hasta que p_{Gas}
corresponde al valor de la presión p_{margen \ de \ seguridad}
(L3) en un estado elevado de carga L3, por otro lado si se
incrementa p_{Gas} al estado de carga constante y alcanza el
valor de la presión p_{histéresis \ de \ carga} (L3), entonces se
repite la carga anterior hasta que se alcanza el estado de carga
inicial L_{0}.
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