Control de temperatura, vapor sobrecalentado con atemperadores. Contenido Pág. 1. Razones para optimizar el control de atemperado. AT-1.0 2. Factores que ocasionan cambios en la temperatura del vapor. AT-2.0 3. Problemas típicos de atemperado. AT-3.- 6.0 4. Sistema atemperador control IP AT-7.0 5. Tipos de atemperadores con toberas AT-8.0 6. Atemperación de tobera múltiple AT-9.0 7. Qué afecta la atomización y mezclas completas AT-.10 8. Bloqueo cero fugas AT-11 9. Evaluamos los requerimientos AT-12 10. Hoja típica de resultados. AT-13 11. Formato selección atemperador. AT-14 12. Catálogo atemperador MNSD-V de Copes Vulcan. AT-15 13. Articulo Babcock & Wilcox. AT-16
RAZONES PARA OPTIMIZAR EL CONTROL DE ATEMPERADO Evitar temperaturas excesivas del metal en los tubos de sobrecalentadores y turbina. Evitar excesiva expansión que reduzca peligrosamente las tolerancias en las turbinas. Evitar erosión en las ultimas etapas de las turbinas, ocasionada por humedad excesiva. Evitar inyección involuntaria de agua de atemperado, por escapes en válvulas de control y bloqueos. Mantener control de temperaturas aun durante los arranques y cuando cambiamos el combustible utilizado. AT-1.0
FACTORES QUE OCASIONAN CAMBIOS EN LA TEMPERATURA DEL VAPOR FACTOR Aumento de carga con sobrecalentadores del tipo convección Aumento de carga con sobrecalentadores del tipo radiación. Exceso de Aire Reducción de la Temperatura de Agua de Alimentación (eliminando recalentadores) Limpieza de superficies de absorción de calor en el hogar Consumo de vapor saturado para equipos auxiliares. Purgas y Drenajes Selección de quemadores mas cercanos al sobrecalentador Tipo de Combustible EFECTO EN LA TEMPERATURA SUBE BAJA SUBE SUBE BAJA SUBE SUBE SUBE Varia con el combustible Referencia: Steam, edicion 41, Babcock Wilcox (Pág. 19-12 / 19-14) AT-2.0
PROBLEMAS TIPICOS EN ATEMPERADO 1. Excesiva variación entre máximo y mínimo flujo de atemperado. Cuando se suman varios factores que incrementan la temperatura del vapor al salir del sobrecalentador primario. EL FLUJO MAXIMO DE AGUA DE ATEMPERADO PUEDE EXCEDER EL VALOR MAXIMO DE LA BOQUILLA DE ATOMIZACION ORIGINAL ma T/C DOMO T 1 Flujo Atemperado TC m1 m2 FEGT TG1 Sobrecalentador Primario TG2 Sobrecalentador Secundario Turbina C L ma es función de m1, T1, FEGT, TG1, TG2 AT-3.0
PROBLEMAS TIPICOS EN ATEMPERADO 2. Temperatura continua subiendo con válvula de control totalmente abierta Controlador P2 P1 T/C Bloqueo Cero escape Sensor T 2 P3 Se observa que la temperatura sube encima del set, aunque la válvula de control esta 100% abierta. CAUSAS 1. Cv requerido es mayor al Cv máx. de la válvula de control 2. Atemperador obstruido con partículas dentro de las toberas SOLUCIONES * Incrementar P1. * Cambiar trim de la válvula de control. (Subir P2). * Cambiar válvula de control. (Subir P2). * Cambiar atemperador por uno que requiera un P2 menor. * Instalar filtro en la línea de agua al atemperador. * Limpiar/reparar atemperador. AT-4.0
PROBLEMAS TIPICOS EN ATEMPERADO 3. Temperatura T 2 del vapor cae demasiado Controlador P2 Válvula de Control Agua P1 T/C Bloqueo Cero escape Sensor T1 P3 T2 Se observa un incrementó substancial en los condensados, aguas abajo del punto de inyección del agua TRAMPA Válvula de drenaje motorizada CAUSAS 1. Escape a través del asiento de la válvula de control, en atemperadores de una sola boquilla. 2. Falta de atomización, la caída de la presión (P2-P3) insuficiente. 3. Falta de atomización por deterioro de boquillas 4. Sensor/controlador no opera correctamente SOLUCIONES * Revisar selección del trim de la válvula para las condiciones P1 y P2. * Reparar, cambiar válvula de control / instalando. Bloqueo cero escape. * Revisar selección de boquillas y rangeabilidad del atemperador. * Revisar P1 disponible * Revisar selección del tipo de atemperador. * Reparar / cambiar boquilla o elemento completo. * Revisar selección. * Reparar / cambiar. AT-5.0
PROBLEMAS TIPICOS EN ATEMPERADO 4. Temperatura T 2 oscila demasiado Controlador P2 P1 T/C L Sensor de T 2 P3 CAUSAS SOLUCIONES 1. Elemento atemperador no tiene la * Cambiar elemento atemperador de una boquilla fija por uno de rangeabilidad requerida múltiple boquilla área variable. 2. Sensor de temperatura demasiado * Respetar la distancia L requerida por el fabricante. cerca del atemperador 3. Atomización es incompleta o errática * Verificar que las toberas no estén obstruidas. * Verificar que la presión P2 es suficiente para atomizar a cualquier flujo. * Verificar rangeabilidad del atemperador. 4. Válvula de control sobredimensionada * Verificar Cv requerido máximo Versus Cv instalado. AT-6.0
SISTEMA ATEMPEADOR CONTROL I-P ma Posicionador Atemperador Item DESCRIPCIÓN 1 (1) Atemperador Copes Vulcan MNSD, Modelo: 2 (2) Válvula de bloqueo, de ", Cv, ", ANSI 3 (1) Filtro bridado, de " ANSI lbs, Mesh 100 Conjunto accesorios by-pass, con manómetro de carátula 2", a PSI, y 4 válvula esférica de " 5 Sensor de temperatura rango a F 6 Controlador de temperatura salida, 4-20 ma. AT-7.0
Nombre SISTEMAS DE ATEMPERADO EN CALDERAS TIPOS DE ATEMPERADORES, con toberas Calidad Atomización Diferencial De presión Rangeabilidad Consecuencias Flauta taladrada con múltiples orificios No atomiza Genera chorros que ocasionan fatiga de las paredes de la tubería aguas abajo Muy bajo <1 PSI Muy baja nunca atomiza bien Pequeñas variaciones en la presión de alimentación ocasionan grandes cambios en el flujo de atemperado. Válvulas de control para atemperado abren menos del 5%. Tobera individual Tipo Vortex Buena según caudal Mayor a 20 PSI para buena aspersión 3 a 1 En el major de los casos Toberas que ofrecen el caudal máximo requerido durante el arranque, NO logran controlar caudales mínimos de operación a plena carga. Tobera Múltiple de apertura variable Buena a un con grandes variaciones del caudal Mas de 30 PSI 25 a 1 o más Ofrecen una excelente atomización aun con grandes variaciones de caudal. AT-8.0
ATEMPERACIÓN DE TOBERA MULTIPLE CON APERTURA VARIABLE Cv:0.4 CERRADO APERTURA INICIAL (Una tobera) Cv:1.6 A 4.0 Cv:3.2 A 8.0 APERTURA MEDIA (4-10 toberas) APERTURA TOTAL (8-20 toberas) AT-9.0
1 2 SISTEMAS DE ATEMPERADO EN CALDERAS QUE AFECTA LA ATOMIZACION Y MEZCLA COMPLETAS? ACCESORIOS demasiado cerca PRESIÓN INSUFICIENTE L Muy corta T/C Vapor sale mal mezclado Sensor recibe oleadas de varios temperaturas. Cambio de dirección muy cerca del atemperador. C L P1 P2 P1 P2 Insuficiente ocasiona mala atomización y mala mezcla 3 VELOCIDAD INSUFIENTE DEL VAPOR D1 D2 D1 Es demasiado grande y debe ser reducido a D2, para lograr mezcla completa. MEZCLA COMPLETA 4 TIPO DE TOBERAS TIPO VORTEX DE UNA TOBERA Calidad de atomización depende del flujo TOBERA MÙLTIPLE DE APERTURA VARIABLE Siempre atomiza completamente AT-10.0
BOQUEO CERO FUGAS PARA Evitar fujos de atemperado indeseados Los escapes a través de válvulas de control y de bloqueo para atemperado, son muy comunes puesto que la gran mayoría están expuestas a cavitación y Flasheo. Flujos de atemperado por daños en las válvulas de control ROBAN energía del vapor, reduciendo la eficiencia energética de la caldera. T/C Bloqueo cero fugas Válvula de control Atemperador Válvula cero fugas garantizadas por 2 a 4 años. AT-11.0
EVALUAMOS LOS REQUERIMIENTOS DE FLUJO Y PRESIÓN DEL AGUA DE ATEMPERADO UTILIZANDO EL PROGRAMA DE COPES VULCAN AT-12.0
HOJA TÍPICA DE RESULTADOS PROGRAMA SELECCIÓN ATEMPERADOR COPES VULCAN AT-13.0
DATOS NECESARIOS PARA LA CORRECTA SELECCIÓN DE UN ATEMPERADOR EMPRESA: CORREO: PLANTA: CIUDAD: CALDERA Nº. CONTACTO Flujo maximo de vapor sobrecalentado Temperatura del vapor sobrecalentado Presión del vapor sobrecalentado Diámetro interno de la tubería Temperatura del agua de atemperado R = (Flujo max. agua de atemperado (Flujo min. Agua atemperado) Rangeabilidad Requerida: Presión del agua de atemperado Temperatura deseada del vapor atemperado (Por lo menos 10 F por encima de saturación) Comentarios de problemas existentes: AT-14.0
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SISTEMAS DE ATEMPERADO EN CALDERAS PROBLEMAS TIPICOS EN ATEMPERADO Choque térmico por mal atomizado a bajos flujos ocasiona rotura de camisas de mezclado. (Ver articulo de Babcock & Wilcox sobre este fenómeno). AT-16
SISTEMAS DE ATEMPERADO EN CALDERAS PROBLEMAS TIPICOS EN ATEMPERADO Choque térmico por mal atomizado a bajos flujos ocaciona rotura de camisas de mezclado. (Ver articulo de Babcock & Wilcox sobre este fenómeno). AT-16.1